一种多级气体输送装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种气体输送装置的结构设计，其采用多级（至少3级）往复式结构，工作时装置首级可产生一定的真空度，完成对气体的抽吸作用，经过多级增压后排出气体具有较高压力。多级气体输送装置有多个腔体，各腔体采用节段式，由多个可复制的独立腔体（一个首级腔、一个末级腔和若干个中间腔体）组成，各中间腔体结构完全相同，气体输送装置级数的选择依据要求的出口压力来确定，在保证首末腔体不变的情况下，通过增加中间腔体的数量即可。
【专利说明】一种多级气体输送装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多级气体输送装置。
【背景技术】
[0002]气体输送设备是指能引起气体持续流动的驱动机器，是压缩和输送气体设备的总称。气体输送设备按照工作原理可以分为离心式、旋转式、往复式和喷射式。按照出口压力和压缩比可分为通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。各种气体输送设备均有各自的优缺点，各种气体输送设备在使用时均有一定的局限性。真空泵是能够产生真空的气体输送设备，压缩比由真空度决定。真空泵产生真空，使其在进口能够对输送气体形成较好的抽吸作用，但是其出口压力较低。
[0003]输送气体时，有时需要在进口产生较高的真空度，以实现对气体的抽吸。同时又要求出口处的气体能具有较高的压力。为满足这种要求,往往先使用真空泵完成抽吸,再通过增压设备将抽送的气体增压到所需压力。采用这种方法可以达到预期效果，但是由于真空泵和增压设备独立存在于的气体输送系统中，需要多个独立的动力源来驱动，增加了系统能耗，同时二者的分散布置，不利于系统的集成，使得系统结构复杂，系统运行的故障率增大，可靠性降低。因此，开发一种既可以在进口处产生一定真空度，同时又能使出口气体具有较高压力的气体输送设备，尤为必要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种气体输送装置，能在进口处产生一定的真空度，同时又能使出口气体具有较高压力。其采用至少3级的多级往复式结构。工作时装置首级可产生一定的真空度，完成对气体的抽吸作用，经过多级增压后排出气体具有较高压力。
[0005]实现上述多级气体输送装置采取的技术方案如下:
[0006]多级气体输送装置有多个腔体，各腔体采用节段式，由多个可复制的独立腔体(一个首级腔、一个末级腔和若干个中间腔体)组成，各中间腔体结构完全相同，气体输送装置级数的选择依据要求的出口压力来确定，在保证首末腔体不变的情况下，通过增加中间腔体的数量即可。每个腔体内部结构相同，具有一定的互换性。每个节段式腔体由上下腔、活塞盘、环形隔膜片、上下腔体单向连通阀组成；各级节段式腔体之间通过上下盘体依次连接形成泵体，首级下盘布置进气口单向阀并添加进气口，末级上盘布置出气口单向阀并添加出气口，进出气口分别连接进口管路，在各级之间布置级间单向连通阀，首级下盘外部布置连接轴导向密封体。连接轴一端与驱动机构相连，另一端通过导向密封体，穿过各级上下盘，依次连接各级活塞盘。
[0007]连接轴在驱动机构的作用下做往复运动，使得各级活塞盘做往复运动，加之隔膜片的变形，各级上下腔容积发生变化，各级上下腔体内气体压力发生变化，在压力差的作用下，各级腔体单向连通阀、级间单向连通阀与进出气口单向阀实现开闭，气体输送装置完成对气体的抽吸以及增压过程，最终实现输送气体的作用。【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1.三级气体输送装置结构图
[0009]图中:1、连接轴,2、导向密封体,3、密封圈,4、首级下盘,5、首级下活塞盘,6、首级隔膜片，7、首级上活塞盘，8、穿杠螺栓，9、首级上盘，10、中间下盘，11、中间下活塞盘，12、中间隔膜片，13、中间上活塞盘，14、中间上盘，15、末级下盘，16、末级下活塞盘，17、末级隔膜片，18、末级上活塞盘，19、末级上盘，20、出气口单向阀，21、出气口，22、驱动机构，23、进气口，28、进气口单向阀，25、首级下腔，26、首级活塞盘紧固螺栓，27、首级腔体单向连通阀，28、首级上腔，29、首级-中间级间密封环，30、首级-中间级间单向连通阀，31、首级-中间连接轴密封圈，32、中间下腔，33、中间活塞盘紧固螺栓，34、中间上腔，35、中间-末级级间密封环，36、中间腔体单向连通阀，37、中间-末级级间单向连通阀，38、末级下腔，39、末级上腔，40、末级活塞盘紧固螺栓，41、中间-末级连接轴密封圈，42、末级腔体单向连通阀，43、连接轴连接螺栓。
【具体实施方式】
[0010]依据实际空间条件气体输送装置在运行过程中，可进行水平、竖直、倾斜布置。对于多级气体输送装置，其由一个首级腔体、一个末级腔体和多个中间腔体组成，各中间腔体结构完全相同。对于气体输送装置级数的选择依据要求的出口压力来确定，在保证首末腔体不变的情况下，增加中间腔体的数量。
[0011]结合图1，对竖直布置时的三级气体输送装置的实施形态进行说明，其他布置状态以及多级时的实施形态相同。
[0012]三级气体输送装置靠近驱动机构22的一端为首级低压进气端。各级上下盘包围部分为腔体，自下而上依次为首级腔体、中间腔体和末级腔体，各级腔体为节段式可复制，具有一定的互换性。
[0013]首级腔体结构如下:首级腔体被首级上活塞盘7、首级下活塞盘5、首级隔膜片6分割为首级上腔28、首级下腔25。首级隔膜片6为环形，在首级隔膜片6内外圈的正反面分设一对环形凸台，通过首级上盘9、首级下盘4，压紧首级隔膜片6外圈，在首级上盘9、首级下盘4对称布置两个环形凹槽，配合首级隔膜片6外圈凸台，在压紧首级隔膜片6外圈的同时起到密封作用。在首级上活塞盘7、首级下活塞盘5对称布置两个环形凹槽，与首级隔膜片6内圈凸台配合，设置首级活塞盘紧固螺栓26以压紧首级上活塞盘7、首级下活塞盘5及首级隔膜片6内圈。在首级上活塞盘7、首级下活塞盘5之间镶嵌至少I个首级腔体单向连通阀27，连通首级上腔28与首级下腔25。
[0014]中间腔体结构如下:中间腔体被中间上活塞盘13、中间下活塞盘11、中间隔膜片12分割为中间上腔34、中间下腔32。中间隔膜片12为环形，在中间隔膜片12内外圈的正反面分设一对环形凸台，通过中间上盘14、中间下盘10，压紧中间隔膜片12外圈，在中间上盘14、中间下盘10对称布置两个环形凹槽，配合中间隔膜片12外圈凸台，在压紧中间隔膜片12外圈的同时起到密封作用。在中间上活塞盘13、中间下活塞盘11对称布置两个环形凹槽，与中间隔膜片12内圈凸台配合，设置中间活塞盘紧固螺栓33以压紧中间上活塞盘13、中间下活塞盘11及中间隔膜片12内圈。在中间上活塞盘13、中间下活塞盘11之间镶嵌至少I个中间腔体单向连通阀36，连通中间上腔34与中间下腔32。
[0015]末级腔体结构如下:末级腔体被末级上活塞盘18、末级下活塞盘16、末级隔膜片17分割为末级上腔39、末级下腔38。末级隔膜片17为环形，在末级隔膜片17内外圈的正反面分设一对环形凸台，通过末级上盘19、末级下盘15，压紧末级隔膜片17外圈，在末级上盘19、末级下盘15对称布置两个环形凹槽，配合末级隔膜片17外圈凸台，在压紧末级隔膜片17外圈的同时起到密封作用。在末级上活塞盘18、末级下活塞盘16对称布置两个环形凹槽，与末级隔膜片17内圈凸台配合，设置末级活塞盘紧固螺栓40以压紧末级上活塞盘18、末级下活塞盘16及末级隔膜片17内圈。在末级上活塞盘18、末级下活塞盘16之间镶嵌至少I个末级腔体单向连通阀42，连通末级上腔39与末级下腔38。
[0016]首级下盘4布置进气口单向阀24并添加进气口 23，末级上盘19布置出气口单向阀20并添加出气口 21，分别连接进出口管路；在首级上盘9与中间下盘10之间镶嵌至少一个首级-中间级间单向连通阀30，在中间上盘14与末级下盘15分别镶嵌至少一个中间-末级级间单向连通阀37
[0017]从驱动机构22开始依次向上，连接轴I布置方式如下:
[0018]首级下盘4外部布置导向密封体2，并在导向密封体2和首级下盘4外部之间增设一个密封圈3。连接轴I 一端与驱动机构22相连，另一端依次穿过导向密封体2、密封圈
3、首级下盘4，连接首级上活塞盘7与首级下活塞盘5，在连接轴I与首级下活塞盘7接触位置设置一个轴肩，首级上活塞盘7与连接轴I通过螺纹连接，在连接轴I首级上活塞盘7外部位置设置一个卡环，通过轴肩、螺纹、卡环将首级上活塞盘7与首级下活塞盘5与连接轴I固定连接，使得首级上活塞盘7与首级下活塞盘5随连接轴I同步运动。连接轴穿过首级上盘9和中间下盘10，进入中间下腔32，在首级上盘9和中间下盘10与连接轴I接触位置上对称设置一对首级-中间级间密封圈31，同时在首级上盘9和中间下盘10之间添加一个首级-中间级间密封环29。
[0019]连接轴I穿过中间下腔32，连接中间上活塞盘13、中间下活塞盘11，在连接轴I与中间下活塞盘11接触位置设置一个轴肩，中间上活塞盘13与连接轴I通过螺纹连接，在连接轴I中间上活塞盘13外部位置设置一个卡环，通过轴肩、螺纹、卡环将中间上活塞盘13与中间下活塞盘11与连接轴I固定连接，使得中间上活塞盘13与中间下活塞盘11随连接轴I同步运动。连接轴I穿过中间上盘14和末级下盘15，进入末级下腔38，在中间上盘14和末级下盘15与连接轴I接触位置上对称设置一对中间-末级级间密封圈41，同时在中间上盘14和末级下盘15之间添加一个中间-末级级间密封环35。
[0020]连接轴I穿过末级下腔38，末级上活塞盘18、末级下活塞盘16在中间位置通过连接轴连接螺栓43与连接轴I固定连接，二者同步运动。在末级上盘19与连接轴连接螺栓43对应位置设置一个凹槽，避免连接轴I运动到顶端时与末级上盘19发生干涉，同时减小了气体输送装置的轴向尺寸。
[0021]各级上下盘组成了气体输送装置的壳体，通过穿杠螺栓8连接起来。
[0022]气体输送装置的工作过程:
[0023]连接轴I在驱动机构22的作用下做往复运动，使得各级活塞盘做往复运动，同时各级隔膜片发生变形。
[0024]当连接轴I向下运动时，各级活塞盘下移，各级隔膜片发生变形，各级上腔体积增大，气体压力减小，各级下腔体积减小，气体压力增大，出气口单向阀20关闭，进气口单向阀24关闭，首级-中间级间单向连通阀30、中间-末级级间单向连通阀37关闭，首级腔体单向连通阀27、中间腔体单向连通阀36、末级腔体单向连通阀42打开,各级气体从各级下腔进入各级上腔。
[0025]当连接轴I向上运动时，各级活塞盘上移，各级隔膜片发生变形，各级下腔体积增大，气体压力减小形成低压，上腔体积减小，气体压力增大，进气口单向阀24打开，气体进入首级下腔25 ;首级腔体单向连通阀27、中间腔体单向连通阀36、末级腔体单向连通阀42关闭，首级-中间级间单向连通阀30、中间-末级级间单向连通阀37打开，气体从上一级上腔进入下一级下腔(首级上腔28进入中间下腔32、中间上腔34进入末级下腔38 )当末级上腔38压力大于打开出气口单向阀20所需的压力时，出气口单向阀20打开，末级上腔38气体排出。
[0026]连接轴I在驱动机构22的作用下做完成一次往复运动，各级均完成一次吸气、排气的过程，气体经过三次增压后排出，获得较高压力。当连接轴I做循环往复运动时，即可完成对气体的输送。
[0027]结论
[0028]以上，为本发明专利参照几个实施例做出的具体说明，但是本发明并不限于上述实施例，也包含本发明构思范围内的其他实施例或变形例。
【权利要求】
1.一种多级气体输送装置，采用至少3级结构，各级隔膜片固定在活塞盘上，活塞盘串联在连接轴上，与其同步运动，各级活塞盘上布置有腔体连通阀，其特征在于:由泵腔、泵体和连接驱动机构组成； 泵腔:多级气体输送装置有多个腔体，各腔体采用节段式，由多个可复制的独立腔体(一个首级腔、一个末级腔和若干个中间腔体)组成，各中间腔体结构完全相同，气体输送装置级数的选择依据要求的出口压力来确定，在保证首末腔体不变的情况下，通过增加中间腔体的数量即可；每个腔体内部结构相同，具有一定的互换性；每个节段式腔体由上下腔、活塞盘、环形隔膜片、上下腔体单向连通阀组成； 泵体:各节段式泵腔之间通过各级上下盘依次连接组成泵体，泵体通过穿杠螺栓连接固定；泵体上布置级间单向连通阀、进出气口单向阀以及进出气口 ； 连接驱动机构:连接驱动机构主要有连接轴、驱动机构以及与连接轴相关的密封导向体； 连接轴在驱动机构的作用下做往复运动，使得各级活塞盘做往复运动，加之隔膜片的变形，各级上下腔容积发生变化，各级上下腔体内气体压力发生变化，在压力差的作用下，各级腔体单向连通阀、级间单向连通阀与进出气口单向阀实现开闭，气体输送装置完成对气体的抽吸以及增压过程，最终实现输送气体的作用。
2.如权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于:各级隔膜片内外圈正反两面分设一对环形凸台，各级上下盘对称布置两个环形凹槽与隔膜片外圈凸台配合。
3.如权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于:各级上下盘包裹的空间中有由活塞盘和隔膜片分割成上下腔体，首级下盘和末级上盘分别布置进出气口以及进出气单向阀。
4.如权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于:各级活塞盘分为上下两部分，在上下活塞盘之间布置至少I个上下腔体单向连通阀，在各级上下活塞盘对称布置两个环形凹槽与隔膜泵外圈凸台配合，活塞盘上设置活塞盘紧固螺栓以压紧上下活塞盘及隔膜片内圈；在本级上盘和下一级下盘之间(首级上盘与中间下盘、中间上盘与末级下盘)分别镶嵌至少I个级间单向连通阀。
5.如权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于:首级下盘外部布置连接轴导向。
6.密封体，并在导向密封体和首级下盘外部之间增设一个密封圈；在各级间与连接轴接触的盘体位置对称设置一对级间密封圈，在各级间(本级上盘与下一级下盘)之间添加一个级间密封环。
7.如权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于:连接轴连接首级活塞盘，在连接轴与首级下活塞盘接触位置设置一个轴肩，首级上活塞盘与连接轴通过螺纹连接，在连接轴首级上活塞盘外部位置设置一个卡环，通过轴肩、螺纹、卡环将首级活塞盘与连接轴固定连接，使得首级活塞盘随连接轴同步运动；对于中间活塞盘的连接与首级活塞盘的连接相同。
8.如权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于:末级活塞盘在中间位置通过连接轴连接螺栓与连接轴固定连接，二者同步运动。
9.如权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于:在末级上盘与连接轴连接螺栓对应位置设置一个凹槽，避免连接轴运动到顶端时与末级上盘发生干涉，同时减小了隔膜泵的轴向尺寸。
【文档编号】F04B41/00GK103629084SQ201310544632
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】贺博, 朱荣生, 杨爱玲 申请人:江苏国泉泵业制造有限公司