一种液体活塞式气体压缩机的制作方法

本发明属于气体压缩机制造领域，具体涉及一种活塞式气体压缩机。

背景技术：

现有的活塞式气体压缩机一直沿用传统气缸、活塞结构，且现有的活塞式气体压缩机的冷却方式为风冷和水冷，都是对缸体冷却，对压缩气体的冷却很不充分，与理想的等温压缩相距较远，功耗较大。

技术实现要素：

本发明提供了一种液体活塞式气体压缩机，至少解决背景技术中的一个技术问题，其尽可能提高活塞气体压缩机冷却能力，使得本发明的液体活塞式气体压缩机压缩过程尽可能接近理想的等温压缩，且降低活塞气体压缩机功耗。

本发明是这样实现的：本发明公开了一种液体活塞式气体压缩机，包括至少一个压缩机的气缸体，各气缸体与曲轴箱之间设有液压缸体，所述液压缸体的内腔与气缸体的内腔对应连通，所述液压缸体内设有活塞，所述活塞与液压缸体的内壁滑动配合，所述活塞的下端通过连杆与曲轴箱内的曲轴连接，所述活塞的上方充有工作液体，通过活塞推动上方的工作液体，使工作液体进入气缸体并压缩气缸体内的气体。

本发明公开了一种液体活塞式气体压缩机，包括至少一个压缩机的气缸体，各气缸体与曲轴箱之间设有液压缸体，所述液压缸体的内腔与气缸体的内腔对应连通，所述液压缸体内设有活塞，所述活塞与液压缸体的内壁滑动配合，所述液压缸体内还设有活塞杆，所述活塞杆的上端与活塞连接，所述活塞杆的下端从液压缸体底部伸入到曲轴箱内，通过连杆与曲轴连接，所述活塞的上方充有工作液体，通过活塞推动上方的工作液体，使工作液体进入气缸体并压缩气缸体内的气体。

本发明还公开了一种液体活塞式气体压缩机，包括至少两个压缩机的气缸体，每两个气缸体组成一个基本单元，一个基本单元内的两个气缸体分别为气缸体c和气缸体d，气缸体c与曲轴箱之间设有液压缸体，液压缸体的内腔与气缸体c的内腔对应连通，液压缸体内设有双向活塞，所述活塞与液压缸体的内壁滑动密封配合，液压缸体内位于双向活塞的上、下空间均充有工作液体，液压缸体底部密封，并留有活塞杆出口，液压缸体内还设有活塞杆，所述活塞杆的上端与双向活塞连接，所述活塞杆的下端从液压缸体底部的活塞杆出口伸入到曲轴箱内，通过连杆与曲轴连接，活塞杆与活塞杆出口之间活动密封配合，液压缸体的下部设有过液口，气缸体d底部密封，并留有过液口，气缸体d的过液口通过通道与液压缸体下部的过液口连通。

每个基本单元内的气缸体d的过液口与液压缸体下部的过液口之间的通道处设有液体冷却装置。气缸体c和气缸体d内分别安装有金属吸热器。

在以上三种方案的基础上还可以有如下优选方案：

进一步地，气缸体内设有气体冷却装置；气体冷却装置下方设有液体冷却装置；所述液体冷却装置设置在气缸体或液压缸体内；当液体冷却装置设置在气缸体内时，液体冷却装置位于气缸体底部。

进一步地，所述气体冷却装置包括由吸热丝网或吸热片卷曲呈螺旋状圆柱形的吸热器,所述吸热丝网或吸热片卷曲后其内两相邻的侧壁之间留出间隙形成横截面呈螺旋状的通道。

进一步地，卷曲呈螺旋状圆柱形的吸热器充满整个气缸体内；吸热丝网密度离排气口越近其密度越密。

进一步地，吸热丝网采用金属丝网，吸热片采用薄金属片。

进一步地，所述液压缸体的内径d大于气缸体的内径d，液压缸体压出的液体对应进入气缸体后在气缸体内行走的距离比液压缸体内内行走的距离更长，使液压缸体的活塞行走的距离小于气缸体内工作液体行走的距离。

进一步地，液压缸体内充入的工作液体采用水或其他液体。

进一步地，所述液体冷却装置采用水冷却器，所述水冷却器包括冷却水管，冷却水管位于气缸体内，并与气缸体内的工作液体换热，所述冷却水管的两端分别与气缸体的侧壁上设有的进水口、出水口连通。

进一步地，本发明的液压缸体可以设置补液口，补液口通过补液通道、补液管道与储液装置连通，补液管道上设置加液计量泵，可以根据经验或测量数据给液压缸体内补充工作液体。

本发明具有如下有益效果：本发明的气缸体与曲轴箱之间设有液压缸体，所述液压缸体内设有活塞，所述活塞与液压缸体的内壁滑动密封配合，所述活塞的下端通过连杆与曲轴连接，所述活塞的上方充有工作液体，本发明由液压缸体内的活塞推动液压缸体内的工作液体形成液体活塞在气缸体内压缩气体。本发明采用活塞推动液体在气缸内上下运动，形成液体柱塞，由液体柱塞取代原活塞，液体柱塞可以起到原压缩机的活塞的密封和传递动力的作用。本发明提供的这种改进方案使用液柱取代原活塞可大幅减少原活塞的机械损失，由于使用液柱液体活塞取代原有活塞，活塞环的密封问题可以得到彻底解决。且本发明提供的这种改进方案如采用水作为工作液体，可以做到绝对无油。

所述气缸体内设有气体冷却装置；所述气体冷却装置包括由金属丝网或薄金属片卷曲呈螺旋状圆柱形的金属吸热器,所述金属丝网或薄金属片卷曲后其内两相邻的侧壁之间留出间隙形成横截面呈螺旋状的通道。本发明的液体柱塞可以沿螺旋状圆柱形吸热器轴向上升，压缩气缸体内的气体，同时在气缸体内的吸热器直接对压缩气体进行冷却，吸热器金属丝网的实际体积只占气缸容积的很少部分就足以吸收压缩气体产生的热量，将压缩气体的温升控制在很低的水平，使得压缩过程更接近等温压缩，可以有效的降低压缩功耗。并且本发明还可通过上升的液体对螺旋状圆柱形吸热器的淹没对吸热器进行冷却。

本发明提供的这种改进方案由于它的冷却方式是连续的，气体温度不会太高，所以对高压缩比压缩机来说可以不必分级压缩或少分级压缩，即便分级压缩也不必设置中冷装置。

本发明提供的一种优选方案是液体活塞式气体压缩机包括由气缸体c和气缸体d组成的基本单元，每个基本单元内的气缸体c与曲轴箱之间设有液压缸体，每个基本单元内的气缸体d的过液口通过通道与液压缸体下部的过液口连通。上述方案在曲轴曲拐转动时整个过程都在做功，即当液压缸体内的活塞向上运动压缩气缸体c内的气体，当液压缸体内的活塞向下运动压缩气缸体d内的气体，相比一般压缩机一缸一曲拐的方式，本实施例曲轴利用率提高，而且并未增加曲轴受力，每一个曲拐对应两个气缸，可以减少曲拐数量，进而减少整机长度、重量，增加液压缸的直径同样可以起到增加气缸行程的作用。

附图说明

图1为本发明的液体活塞式气体压缩机的实施例一的结构示意图；

图2为本发明的液体活塞式气体压缩机的实施例三的结构示意图。

附图中，1为气缸体，2为液压缸体，3为吸热器，41为活塞，42为双向活塞，5为工作液体，6为活塞杆，7为连杆，8为曲轴，9为通道，10为进气阀，11为排气阀，12为水冷却器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例一

参见图1，本实施例公开了一种液体活塞式气体压缩机，包括至少一个气缸体1，各气缸体1与上曲轴箱之间设有液压缸体2，所述液压缸体2与气缸体1对应连通，所述液压缸体2内设有活塞41，所述活塞41与液压缸体2的内壁滑动配合，所述液压缸体2内还设有活塞杆6，所述活塞杆6的上端与活塞41连接，所述活塞杆6的下端从液压缸体2伸入到曲轴箱内，通过连杆7与曲轴8连接，所述活塞41的上方充有一定量的工作液体5，通过活塞41推动上方的工作液体5，使工作液体5进入气缸体1并压缩气缸体1内的气体。

进一步地，所述气缸体1内设有气体冷却装置；所述气体冷却装置下方设有液体冷却装置；所述液体冷却装置设置在气缸体1内或液压缸体2内。本实施例液体冷却装置设置在气缸体1底部，与液压缸体2交接处。

进一步地，所述气体冷却装置包括由吸热丝网或吸热片卷曲呈螺旋状圆柱形的吸热器,所述吸热丝网或吸热片卷曲后其内两相邻的侧壁之间留出间隙形成横截面呈螺旋状的通道。

进一步地，吸热丝网采用金属丝网，吸热片采用薄金属片。金属丝网或薄金属片卷曲呈螺旋状圆柱形的金属吸热器。当然，本发明的吸热丝网、吸热片的材料不仅仅限于金属，还可以根据实际需要选择其他吸热材料。

进一步地，卷曲呈螺旋状圆柱形的金属吸热器充满整个气缸体1内；吸热丝网密度离排气口越近其密度越密。

吸热器金属丝网密度、层间间隙（两相邻的侧壁之间留出间隙）由压缩比而定。压缩比越大金属丝网密度、层间间隙密度越大，以确保吸热器有足够热容量。金属丝网密度离排气口越近密度越密，以保证压缩后期吸热器有足够热容量。

由于金属的比重比气体的比重大的多，而比热相差不大，（以不锈钢、空气为例两者比重相差约6000倍，而气体比热只是不锈钢的约2.5倍）所以吸热器金属丝网的实际体积只占气缸容积的很少部分就足以吸收压缩气体产生的热量，将压缩气体的温度控制在很低的水平。使得压缩过程更接近等温压缩。吸热器金属丝网密度、层间间隙由压缩比而定。压缩比越大金属丝网密度、层间间隙密度越大，以确保吸热器有足够热容量。金属丝网密度离排气口越近密度越大，即丝网经线间隔不变，纬密度离排气口越近密度越大，提高上半段热容量，以保证压缩后期吸热器有足够热容量。

所述液体冷却装置采用水冷却器12，所述水冷却器12包括冷却水管，冷却水管位于气缸体1内，并与气缸体1内的工作液体5换热，所述冷却水管的两端分别与气缸体1的侧壁上设有的进水口、出水口连通。

本发明的液压缸体2内的活塞41推动工作液体5在气缸内上下运动，形成液体柱塞在气缸内压缩气体，并在气缸体1内设置金属吸热器直接对压缩气体进行冷却。液体柱塞可以起到原空压机活塞41的密封和传递动力的作用，液体柱塞在上下运动的过程中将吸热器完全淹没，起到冷却吸热器和缸壁的作用。

进一步地，所述液压缸体2的内径d大于气缸体1的内径d，液压缸体2压出的工作液体5对应进入气缸体1后在气缸体1内行走的距离比液压缸体2内内行走的距离更长，使液压缸体2的活塞41行走的距离小于气缸体1内工作液体5行走的距离。当然液压缸直径可以大于气缸直径也可以略小于或等于气缸直径。

进一步地，气缸体1上部与气缸盖固定连接，所述气缸盖上设有进气阀10、排气阀11。

进一步地，气缸体1、液压缸体2、曲轴箱连成一体；且气缸体1位于液压缸体2上端，液压缸体2位于曲轴箱上端。优选地，气缸体1、液压缸体2、曲轴箱铸成一体。气缸体1与液压缸体2之间的位置处设置液体冷却装置。

当然，还可以采用如下方案：液压缸体2与上曲轴箱铸成一体；液压缸体2位于气缸体1侧边，气缸体1底部密封，且气缸体1通过通道9与液压缸体2连通；所述气缸体1与液压缸体2之间的通道9处设置液体冷却装置。

进一步地，液压缸体2内充入的工作液体5可以是水，也可以是其他液体。

进一步地，本发明的液压缸体2可以设置补液口，补液口通过补液通道9、补液管道与储液装置连通，补液管道上设置加液计量泵，可以根据经验或测量数据给液压缸体2内补充工作液体5。

本实施例的液体活塞式气体压缩机的其他技术特征没有改进，可以与现有活塞式气体压缩机相同。

实施例二

本实施例公开了一种液体活塞式气体压缩机，包括气缸体和曲轴箱，气缸体与上曲轴箱之间设有液压缸体，所述液压缸体与气缸体对应连通，所述液压缸体内设有活塞，所述活塞与液压缸体的内壁滑动配合，所述活塞的下端通过连杆与曲轴连接，所述活塞的上方充有一定量的工作液体，通过活塞推动上方的工作液体，使工作液体进入气缸体并压缩气缸体内的气体。

本实施例的其他技术特征与实施例一相同。

实施例三

参见图2，本实施例公开了一种液体活塞式气体压缩机，包括至少一个基本单元，每个基本单元包括气缸体c和气缸体d，气缸体c与曲轴箱之间设有液压缸体2，每个基本单元内的液压缸体2底部密封，并留有活塞杆出口供活塞杆6伸出，活塞杆6与活塞杆出口之间活动密封配合，每个基本单元内的液压缸体2内设有双向活塞42，所述双向活塞42与液压缸体2的内壁滑动配合，基本单元内的液压缸体2内位于双向活塞42的上、下空间均充有一定量的工作液体5，基本单元内的液压缸体2内还设有活塞杆6，所述活塞杆6的上端与双向活塞42连接，所述活塞杆6的下端从液压缸体2伸入到曲轴箱内，通过连杆7与曲轴8连接，所述连杆7用于将曲轴8的旋转运动变为活塞的往复直线运动；基本单元内的液压缸体2的下部设有过液口，每个基本单元内的气缸体d底部密封，并留有过液口，每个基本单元内的气缸体d的过液口通过通道9与液压缸体2下部的过液口连通。每个基本单元内的气缸体d的过液口与液压缸体2下部的过液口之间的通道9处设有液体冷却装置。

进一步地，气缸体c和气缸体d内均设有气体冷却装置；所述气体冷却装置下方设有液体冷却装置。

本实施例所述液体冷却装置设置在气缸体1底部。

本实施例的气体冷却装置的结构与实施例一的气体冷却装置的结构相同。

本实施例的液体冷却装置的结构与实施例一的液体冷却装置的结构相同。

活塞杆6与连杆7铰接的方式可以与原活塞与连杆铰接的方式相同，当然，还可以根据实际需要进行调整。

进一步地，所述液压缸体2的内径d大于气缸体c的内径d，液压缸体2压出的工作液体5对应进入气缸体c后在气缸体1内行走的距离比液压缸体2内内行走的距离更长，使液压缸体2的活塞行走的距离小于气缸体c内工作液体5行走的距离。

当液压缸体2的直径d大于气缸体c直径d时，由于液压缸体2直径大，气缸体c直径小，所以液压缸体2压出的工作液体5进入气缸体1后在气缸体c内行走的距离比液压缸体2内内行走的距离更长。这样液压缸体2活塞行走的距离就小于气缸体c内液柱的距离。当然液压缸直径可以大于气缸体c直径也可以略小于或等于气缸体c直径。

进一步地，气缸体1上部与气缸盖固定连接，所述气缸盖上设有进气阀10、排气阀11。

进一步地，气缸体1、液压缸体2、曲轴箱上下铸成一体；且气缸体1位于液压缸体2上端，液压缸体2位于曲轴箱上端。气缸体1与液压缸体2之间的位置处设有液体冷却装置。

当然，还可以采用如下方案：液压缸体2与上曲轴箱铸成一体；液压缸体2位于气缸体1侧边，气缸体1底部密封，且气缸体1通过通道9与液压缸体2连通；所述气缸体1与液压缸体2之间的通道9处设置液体冷却装置。

进一步地，液压缸体2内充入的工作液体5可以是水，也可以是其他液体。

进一步地，本发明的液压缸体2可以设置补液口，其具体技术特征与实施例一的特征相同。

本实施例的液体活塞式气体压缩机的其他技术特征可以与现有活塞式气体压缩机相同。

当液压缸体2内的活塞向上运动时双向活塞42上方的工作液体5进入气缸体c，气缸体d内的工作液体5通过通道9回到双向活塞42下部。这时气缸体c内的气体被压缩，气缸体d处于进气状态。此时，气缸体c内的压缩气体压力升高，气体受到压缩温度上升。但由于有吸热器、缸壁、液体活塞的存在，它们的热容量远大于气体压缩产生的热量，足以吸收压缩气体产生的热量，控制温度升高。当气体压力达到额定压力时开始从排气阀11排出，液压缸体2内的双向活塞42继续上移，气缸体c不断排气，直至双向活塞42运动到达上端点时气缸体c排气过程结束。当双向活塞42到达上端点后即开始沿液压缸体2向下移动，排气阀11即自动关闭。当气缸体c内的气体压力低于吸气压力时，进气阀10就自动开启，低压气体又进入气缸体c内，当液压缸体2内的双向活塞42下移至下端点时，气缸体c内又充满了气体，此时即完成了吸气过程并准备完成下一个压缩过程。液压缸体2内的活塞下移时将双向活塞42下方的工作液体5通过通道9推入气缸体d内，开始压缩气缸体d内的气体。这时气缸体d内的气体被压缩，气缸体c处于进气状态。此时，气缸体d内的压缩气体压力升高，气体受到压缩温度上升气体受到压缩温度上升。但由于有吸热器、缸壁、液体活塞的存在，它们的热容量远大于气体压缩的热量，足以吸收压缩气体产生的热量，控制温度升高。当气体压力达到额定压力时开始从排气阀11排出，液压缸体2内的双向活塞42继续下移，气缸体d不断排气，直至活塞运动到达下端点时气缸体d排气过程结束。在液体活塞不断上升压缩气体的过程中，同时会淹没气缸壁、吸热器使其降温，气体完全排出气缸时缸壁，吸热器的热量完全被工作液体5吸收，温度回到初始状态。

本实施例的曲轴8曲拐转动时整个过程都在做功，即当液压缸体2内的双向活塞42向上运动压缩气缸体c内的气体，当液压缸体2内的双向活塞42向下运动压缩气缸体d内的气体，相比一般压缩机一缸一曲拐的方式，本实施例曲轴8利用率提高，而且并未增加曲轴8受力，每一个曲拐对应两个气缸，可以减少曲拐数量，进而减少整机长度、重量，增加液压缸的直径同样可以起到增加气缸行程的作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。