专利名称:压比无级可调的小排量压气装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种小排量压气装置，尤其是一种压比无级可调的小排量压气装置，属于机械工程领域内的压缩机技术。
背景技术：
在工程实践中，有时需要压气机的排量非常小、压比非常高、而且压比可以无级可调。此外，工程上也会对压气机的体积和结构的紧凑、轻便有较高的要求，以便在狭小的空间布置和运转。已有技术中，专利号为200420079298.1的“一种手持式压气机”实用新型专利，是一种小型的、用手拉动扳杆以推动活塞的便携式压气机，压比很低，不能变化，只能用于机件上灰尘的清理。专利号为92112066.4的“一种隙囊具有可变容积的压气机和改变该隙囊的装置”发明专利，是用调整中心螺栓的往复以改变隙囊容积的压气机，可以方便地微调进、排气阀的位置，但不能改变压气机的压比。在文献提供的资料中，没有关于小排量、变压比压气机的内容。
发明内容为了克服现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种压比无级可调的小排量压气装置。该装置特别适用于输气量很小，压缩后要求达到很高压力、压比能在某个范围内变化的工况。在本发明的装置中，压气机本身体积非常小巧、轻便，辅助的器件也很精简，依靠控制系统的作用，使整个装置协调一致地完成工作。本发明是通过下述技术方案实现的。本发明包括低压筒、压气机、高压单元、控制器、送气阀、来气阀、进气阀、排气阀。其中，高压单元包括A高压筒、B高压筒、C高压筒、D高压筒、A电动蝶阀、B电动蝶阀、C电动蝶阀、压力传感器、输入气阀、输出气阀。
来气阀安装在低压筒的进气口处，送气阀安装在低压筒的出气口处，进气阀安装在压气机的进气口处，排气阀安装在压气机的出气口处，输入气阀安装在A高压筒的进气口处，输出气阀安装在A高压筒的一个出气口处，压力传感器安装在A高压筒的内壁面上，A电动蝶阀安装在A高压筒的另一个出气口和B高压筒的进气口之间，B电动蝶阀安装在B高压筒的出气口和C高压筒的进气口之间，C电动蝶阀安装在的C高压筒出气口和D高压筒的进气口之间。
低压筒上的送气阀，压气机上的进气阀、排气阀以及A高压筒上的输入气阀均是依靠负压自动开启的气阀；低压筒上的来气阀、高压单元内的A电动蝶阀、B电动蝶阀、C电动蝶阀和A高压筒上的输出气阀，都是由控制器控制的电动阀。
低压筒上的来气阀与来流的气源管连接，将气源引入低压筒内，低压筒上的送气阀与压气机的进气阀管连接。压气机的排气阀与A高压筒的输入气阀管连接，A高压筒依次与A电动蝶阀、B高压筒、B电动蝶阀、C高压筒、C电动蝶阀、D高压筒连接，当A电动蝶阀、B电动蝶阀、C电动蝶阀全部关闭时，A高压筒、B高压筒、C高压筒、D高压筒相互隔绝，互不相通。压力传感器的输出端与控制器的输入端电连接，压气机的驱动电路控制端与控制器的一个输出端电连接，压气机按控制器的指令开始或停止工作。来气阀、A电动蝶阀、B电动蝶阀、C电动蝶阀、输出气阀分别与控制器的输出端电连接。
低压筒是一个容积为高压单元中A高压筒、B高压筒、C高压筒和D高压筒四个高压筒总容积10～12倍的圆柱形金属筒，为了提高高压单元的强度和耐压性能，A高压筒、B高压筒、C高压筒和D高压筒都是用耐高压金属材料制成空心圆球体，低压筒应具有足够的结构强度，以承受工作中出现的真空状态。为了结构的紧凑，A高压筒、B高压筒、C高压筒和D高压筒相互之间的连接为环型或正方形。气体经来气阀引入低压筒后，根据工作要求，来气阀可以保持开启状态，也可以完全关闭。
压气机是一个尺寸结构紧凑的活塞式往复机械，缸径、行程短小。该压气机的突出特征是活塞顶与缸盖之间的余隙容积几乎为零，为高压比状态下的工作准备了必要条件。工作开始时，控制器发出指令，按所要求的最终压力大小决定A电动蝶阀、B电动蝶阀、C电动蝶阀的开闭状态，以形成所需要的高压单元工作容积。当要求最终压力为最高时，A电动蝶阀关闭，仅有A高压筒参加工作；当所需压力逐渐降低，可逐个控制A电动蝶阀、B电动蝶阀和C电动蝶阀保持开启状态，以便B高压筒、C高压筒和D高压筒的容积也逐个增加为高压单元的工作容积。
工作中，输出气阀始终保持关闭状况。压气机的活塞不断地往复运动，将低压筒中的气体压缩后，经输入气阀送入A高压筒。随着压气机的不断运行，高压单元中各高压筒工作容积中的气体压力持续提高，当压力传感器感受的压力信号达到或高于所要求的压力时，控制器立即发出指令，开启输出气阀，使达到要求压力的压缩气体经输出气阀和管道引出。
由于低压筒的容积为高压单元中各高压筒总容积的10～12倍，本发明的最高压比可达40～50。控制器预置的压比是无级可调的。工作中，根据压力传感器传来的压力信号，判断高压单元中气体的实际压力与要求压力的差距，一旦达到要求压力，随时引出高压气体，达到从低压比到高压比的无级变化的指标。
本发明的有益效果本发明提供的压比无级可调的小排量压气装置小巧、轻便，结构紧凑，便于安装。借助于电子控制器，既可以达到很高的压比，也可以连续无级改变压比，是一种航空、航海、水下作业等特殊工作场合所需要的压气装置，具有相当的应用范围和明显的实用性。
图1是本发明压气机的结构原理示意图。
图中，1.低压筒、2.压气机、3.高压单元、4.控制器、5.送气阀、6.来气阀、7.进气阀、8.排气阀、9.A高压筒、10.B高压筒、11.C高压筒、12.D高压筒、13.A电动蝶阀、14.B电动蝶阀、15.C电动蝶阀、16.压力传感器、17.输入气阀、18.输出气阀。
具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。
如图1所示，本发明包括低压筒1、压气机2、高压单元3、控制器4、送气阀5、来气阀6、进气阀7、排气阀8，其中，高压单元包括A高压筒9、B高压筒10、C高压筒11、D高压筒12、A电动蝶阀13、B电动蝶阀14、C电动蝶阀15、压力传感器16、输入气阀17、输出气阀18。
来气阀6安装在低压筒1的进气口处，送气阀5安装在低压筒1的出气口处，进气阀7安装在压气机2的进气口处，排气阀8安装在压气机2的出气口处，输入气阀17安装在A高压筒9的进气口处，输出气阀18安装在A高压筒9的一个出气口处，压力传感器16安装在A高压筒9的内壁面上。A电动蝶阀13安装在A高压筒9的另一个出气口和B高压筒10的进气口之间，B电动蝶阀14安装在B高压筒10的出气口和C高压筒11的进气口之间，C电动蝶阀15安装在C高压筒11的出气口和D高压筒12的进气口之间。
低压筒1上的送气阀5、压气机2上的进气阀7、排气阀8以及A高压筒9上的输入气阀17均是依靠负压自动开启的气阀；低压筒1上的来气阀6，高压单元3内的A电动蝶阀13、B电动蝶阀14、C电动蝶阀15和A高压筒9上的输出气阀18，都是由控制器4控制的电动阀。
低压筒1上的来气阀6与来流的气源管连接，将气源引入低压筒1内，低压筒1上的送气阀5与压气机2的进气阀7管连接。压气机2的排气阀8与A高压筒9的输入气阀17管连接，A高压筒9依次与A电动蝶阀13，B高压筒10、B电动蝶阀14、C高压筒11、C电动蝶阀15、D高压筒12连接，当A电动蝶阀13、B电动蝶阀14、C电动蝶阀15全部关闭时，A高压筒9、B高压筒10、C高压筒11、D高压筒12相互隔绝，互不相通。压力传感器16的输出端与控制器4的输入端电连接，压气机2的驱动电路控制端与控制器4的一个输出端电连接，压气机2按控制器4的指令开始或停止工作。
来气阀6、A电动蝶阀13、B电动蝶阀14、C电动蝶阀15、输出气阀18的控制端分别与控制器4的各输出端电连接。
低压筒1是一个容积为高压单元3中A高压筒9、B高压筒10、C高压筒11、D高压筒12四个高压筒总容积10～12倍的圆柱形金属筒，为了提高高压单元3的强度和耐压性能，A高压筒9、B高压筒10、C高压筒11和D高压筒12都是用耐高压金属材料制成空心圆球体。低压筒1应具有足够的结构强度，以承受工作中出现的真空状态。为了结构的紧凑，A高压筒9、B高压筒10、C高压筒11和D高压筒12之间的相互连接为环型或正方形。气体经来气阀6引入低压筒1后，根据工作要求，来气阀6可以保持开启状态，也可以完全关闭。
压气机2是一个尺寸结构紧凑的活塞式往复机械，缸径、行程短小。该压气机2的突出特征是活塞顶与缸盖之间的余隙容积几乎为零，为高压比状态下的工作准备了必要条件。工作开始时，控制器4发出指令，按所要求的最终压力大小决定A电动蝶阀13、B电动蝶阀14、C电动蝶阀15的开闭状态，以形成所需要的高压单元3的工作容积。当要求最终压力为最高时，A电动蝶阀13关闭，仅有A高压筒9参加工作；当所需压力逐渐降低，可逐个控制A电动蝶阀13、B电动蝶阀14和C电动蝶阀15保持开启状态，以便B高压筒10、C高压筒11和D高压筒12的容积也逐个增加为高压单元3的工作容积。
工作中，输出气阀18始终保持关闭状况。压气机2的活塞不断地往复运动，将低压筒1中的气体压缩后，经输入气阀17送入A高压筒9。随着压气机2的不断运行，高压单元3中各高压筒的工作容积中的气体压力持续提高。当压力传感器16感受的压力信号达到或高于所要求的压力时，控制器4立即发出指令，开启输出气阀18，使达到要求压力的压缩气体经输出气阀18和管道引出。
由于低压筒1的容积为高压单元3中各高压筒总容积的10～12倍，本发明的最高压比可达40～50。控制器4预置的压比是无级可调的。工作中，根据压力传感器16传来的压力信号，判断高压单元3中气体的实际压力与要求压力的差距，一旦达到要求压力，随时引出高压气体，达到了从低压比到高压比的无级变化的指标。
权利要求
1.一种压比无级可调的小排量压气装置，包括低压筒(1)、压气机(2)、控制器(4)、送气阀(5)、来气阀(6)、进气阀(7)、排气阀(8)，其特征在于还包括高压单元(3)，高压单元(3)包括A高压筒(9)、B高压筒(10)、C高压筒(11)、D高压筒(12)、A电动蝶阀(13)、B电动蝶阀(14)、C电动蝶阀(15)、压力传感器(16)、输入气阀(17)、输出气阀(18)；来气阀(6)安装在低压筒(1)的进气口处，送气阀(5)安装在低压筒(1)的出气口处，进气阀(7)安装在压气机(2)的进气口处，排气阀(8)安装在压气机(2)的出气口处，输入气阀(17)安装在A高压筒(9)的进气口处，输出气阀(18)安装在A高压筒(9)的一个出气口处，压力传感器(16)安装在A高压筒(9)的内壁面上；A电动蝶阀(13)安装在A高压筒(9)的另一个出气口和B高压筒(10)的进气口之间，B电动蝶阀(14)安装在B高压筒(10)的出气口和C高压筒(11)的进气口之间，C电动蝶阀(15)安装在C高压筒(11)的出气口和D高压筒(12)的进气口之间；低压筒(1)上的来气阀(6)与来流的气源管连接，低压筒(1)上的送气阀(5)与压气机(2)的进气阀(7)管连接；压气机(2)的排气阀(8)与A高压筒(9)的输入气阀(17)管连接，A高压筒(9)依次与A电动蝶阀(13)，B高压筒(10)、B电动蝶阀(14)、C高压筒(11)、C电动蝶阀(15)、D高压筒(12)连接，压力传感器(16)的输出端与控制器(4)的输入端电连接，压气机(2)的驱动电路控制端与控制器(4)的一个输出端电连接，来气阀(6)、A电动蝶阀(13)、B电动蝶阀(14)、C电动蝶阀(15)、输出气阀(18)的控制端分别与控制器(4)的各输出端电连接。
2.根据权利要求
1所述的压比无级可调的小排量压气装置，其特征是所述的低压筒(1)是一个容积为A高压筒(9)、B高压筒(10)、C高压筒(11)、D高压筒(12)总容积10～12倍的高结构强度的圆柱形金属筒。
3.根据权利要求
1所述的压比无级可调的小排量压气装置，其特征是所述的A高压筒(9)、B高压筒(10)、C高压筒(11)和D高压筒(12)都是用耐高压金属材料制成的空心圆球体，相互之间的连接成环型或正方形。
4.根据权利要求
1所述的压比无级可调的小排量压气装置，其特征是所述的压气机(2)是采用活塞式往复机械，缸径、行程短小，活塞顶与缸盖之间的余隙容积几乎为零。
5.根据权利要求
1所述的压比无级可调的小排量压气装置，其特征是所述的控制器(4)预置的压比是无级可调的，压气装置最高压比可达40～50。
6.根据权利要求
1所述的压比无级可调的小排量压气装置，其特征是所述的送气阀(5)、进气阀(7)、排气阀(8)以及输入气阀(17)均是依靠负压自动开启的气阀；来气阀(6)，A电动蝶阀(13)、B电动蝶阀(14)、C电动蝶阀(15)和输出气阀(18)都是由控制器(4)控制的电动阀。
专利摘要
压比无级可调的小排量压气装置，属于机械工程领域内的压缩机技术。包括低压筒、压气机、高压单元、控制器、送气阀、来气阀、进气阀、排气阀。其中，高压单元包括四个高压筒、三个电动蝶阀、压力传感器、输入气阀、输出气阀。压气机将低压筒中的气体压缩后送入高压单元，控制器在接收到压力传感器的压力信号后控制各电动蝶阀动作，通过各高压筒的作用，使气体达到指定压力并输出。本发明提供的压气装置小巧、轻便，结构紧凑，便于安装，既可以达到很高的压比，也可以连续无级改变压比，是一种航空、航海、水下作业等特殊工作场合所需要的压气装置，具有相当的应用范围和明显的实用性。
文档编号F04B49/08GK1995753SQ200610148229
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月28日
发明者马捷, 杜乐乐, 倪园芳, 王俊雄, 邓真全, 陈峻 申请人:上海交通大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan