專利名稱：微型高壓壓縮機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓縮機，特別涉及一種微型高壓壓縮機。
現有的高壓壓縮機包括一氣缸、氣缸內有一活塞，活塞通過曲柄連桿機構與驅動軸相聯接，活塞可以是級差式或多級式，以使得被壓縮后的氣體進入下一級壓縮腔壓縮，從而形成高壓氣體(文獻①《活塞式壓縮機》，郁永章，機械工業出版社，1981年;②《容積式壓縮機原理與結構設計》，陳永江，西安交通大學出版社，1985年。)。由于上述壓縮機需要通過曲柄連桿機構將驅動軸的旋轉運動變為往復運動，因而結構比較復雜，無法實現小型化。且現有的高壓壓縮機的氣閥為常見的環狀閥，當閥兩邊的壓差很大時，閥的可靠性與壽命均大大下降。
本發明的目的旨在克服上述現有技術的缺點，提出了一種驅動機構為偏心軸承的高壓壓縮機，偏心軸承由主軸啟動后可以直接推動活塞作往復運動，具有結構緊湊、能夠實現微型化的特點。
本發明的另一目的在于提出一種專用于微型高壓壓縮機的氣閥，具有升程可調、拆裝方便、且具有較高的壽命和可靠性的特點。
本發明包括一機座、機座上配置有兩個或兩個以上的缸體，缸體內配置有活塞，所有的活塞均與機座內的一軸承的外圈相接觸，軸承的中心和與其相配合的主軸的中心相距一段距離r。一級壓縮腔的出氣孔通過管道與二級壓縮腔的進氣孔相連通、二級壓縮腔的排氣孔通過管道與三級壓縮腔的進氣孔相連通，……以此類推，直到最后一級壓縮腔的排氣孔。一級活塞的回程通過配置于一級活塞與一級缸體間的彈簧的彈力來實現，其余級活塞的回程靠吸氣壓力推動返回。
二級以上壓縮腔的進氣孔和排氣孔均配置有升程可調進氣閥和升程可調排氣閥。所說的升程可調進氣閥包括一可螺旋于缸體或缸蓋上的調節桿，調節桿內通過彈簧配置有可控制進氣孔與壓縮腔連通或關閉的閥芯;所說的升程可調排氣閥包括一可螺旋于缸體或缸蓋上的調節桿，調節桿內通過彈簧配置有可控制排氣孔與壓縮腔連通或關閉的閥芯。
電機或其它原動機將輸出的扭矩傳遞給主軸，由于主軸中心線與軸承的中心線相距為r，隨著主軸的轉動，軸承的外圈便推動各級活塞作往復運動，從而獲得氣體的壓縮-排氣-吸氣過程。
圖1是本發明的三級壓縮機的壓縮部分剖面圖。
圖2是本發明的三級壓縮機通過主軸中心O2與O1O2線垂直相剖的結構原理圖。
圖3是本發明的二級壓縮機的剖示圖。
圖4是本發明的四級壓縮機的剖示圖。
下面參照附圖對本發明的結構原理和工作原理作詳細的說明。
參照圖1、圖2，本發明的三級壓縮機包括一機座(12)，機座(12)內配置有軸承(27)，軸承(27)內配置有偏心主軸(32)，主軸(32)與電機(42)相聯接。軸承(27)的中心是O1、主軸(32)的中心是O2，O1、O相距為r。機座(12)上配置有氣缸缸體(2、13、33)，缸體(2、13、33)的端部分別配置有缸蓋(4、19、29)，缸體(2、13、33)內分別配置有活塞(10、25、34)，活塞(10、25、34)上的端蓋(1、26、36)均與軸承(27)的外圈相接觸;端蓋(1、26、36)可以分別和活塞(10、25、34)為一體，也可以是彼此分開的部件并成緊配合聯接。
一級活塞(10)與缸體(2)間配置有回程彈簧(11)，缸蓋(4)后配置有蓋板(5)，蓋板(5)上開有可與一級壓縮腔相連通的進氣孔(6)和排氣孔(7)，進氣孔(6)和排氣孔(7)的內端分別配置有進氣閥片(3)和排氣閥片(9)排氣孔(7)通過管道(圖中未標出)與二級升程可調進氣閥(17a)相連通。
二級升程可調進氣閥(17a)布置在缸蓋(19)上，其閥腔通過孔(18b)和二級壓縮腔相連通。進氣閥(17a)包括一可螺旋于缸蓋(19)上的升程調節桿(17)，升程調節桿(17)的內腔內布置一閥芯(18)，彈簧(15)的一端固定在閥芯(18)上，另一端由彈簧壓蓋(16)支撐著。二級升程可調排氣閥(21a)布置在缸蓋(19)上，其閥腔可以與二級壓縮腔相連通。排氣閥(21a)包括一可螺旋于缸蓋(19)上的升程調節桿(21)，升程調節桿(21)的內腔內布置一閥芯(20)，彈簧(22)的一端頂住閥芯(20)，另一端支撐在升程調節桿(21)上。
二級升程可調排氣閥(21a)通過管道(圖中未標出)與三級升程可調進氣閥(28)相連通。三級升程可調進氣閥(28)和三級升程可調排氣閥(37)分別與二級升程可調進氣閥(17a)和二級升程可調排氣閥(21a)的結構型式相同。
另外，圖中，螺釘(1a、24、30)分別把缸體(2、13、33)與機座(12)聯接起來;螺栓(8)聯接蓋板(5)、缸蓋(4)與缸體(2);螺釘(23)聯接缸蓋(19)與缸體(13);缸體(33)與缸蓋(29)由螺釘(31)聯接(14)、(35)分別為二級缸體(13)和三級缸體(33)與二級活塞(25)和三級活塞(34)之間的密封填料。端板(46)與電機(42)由螺釘(45)聯接;為了平衡旋轉慣性力，在主軸(32)的一端通過螺帽(38)固定一平衡塊(49);軸承(39)用來支撐主軸(32)，(47)是軸承(39)的軸承座;(40)是用來聯接主軸端蓋(48)、軸承座(47)和機座(12)的螺釘。(41)是軸承(27)、(39)的軸向擋圈，(42)是電機，(43)、(44)分別是主軸(32)、軸承(27)的中心線。
電機(42)帶動主軸(32)繞中心O2轉動時，與軸承(27)的外圈相接觸的一級活塞端蓋(1)、二級活塞端蓋(26)分別向氣缸缸蓋(4、19)移動，三級活塞端蓋(36)向脫離缸蓋(29)的方向移動，活塞(10)、缸蓋(4)、缸體(2)、舌簧閥片(3、9)組成的一級壓縮腔中的氣體以及活塞(25)、缸體(13)、閥芯(18、20)構成的二級壓縮腔中的氣體受到壓縮;而由缸體(33)、活塞(34)、閥桿(37、28)構成的三級壓縮腔處在充氣過程，此時的吸氣閥(28)是打開的。隨著主軸(32)的轉動，上述壓縮腔中受壓縮的氣體將逐漸被壓縮到一定壓力而排出，繼而充入新的氣體;而充入的氣體隨吸氣閥(28)的關閉而開始被壓縮，如此實現三級壓縮。當活塞(10)向缸蓋(4)側運動時，放置在活塞端蓋(1)和缸體(2)之間的彈簧(11)受到壓縮，由此產生的彈力便是活塞(10)向主軸中心O2移動(即回程)的推動力;由于軸承(27)的外圈與機座(12)組成的容積腔中的氣體為一級吸氣壓力，因此，當活塞(25、34)向主軸中心O2移動時，其推動力是該級的吸入氣體壓力，即活塞(25、34)的回程可實現浮動。進氣閥片(3)和排氣閥片(9)采用舌簧閥，當氣體從蓋板(5)上的進氣孔(6)被吸入時，進氣閥片(3)落在缸蓋(4)上，當氣體被壓縮時，進氣閥片(3)落到蓋板(5)上;當缸體(2)、活塞(10)、缸蓋(4)所圍空間中的氣體被壓縮到足以推開排氣閥片(9)時，排氣閥片(9)落在蓋板(5)上，在活塞(10)回程時，排氣閥片(9)落在缸蓋(4)上。
吸氣時，已被壓縮的有一定壓力的氣體推動閥芯(18)左移，并靠在缸蓋(19)開孔(18b)的壁面上;當氣體被壓縮時，閥芯(18)左側的氣體壓力高于右側，閥芯(18)靠在升程調節桿(17)上并蓋住孔(18a);彈簧(15)用于調節閥芯(18)左右壓差，擰動調節桿(17)可以調節閥芯(18)與孔(18b)的相對位置，即調節了閥芯(18)的升程高度。排氣時，閥芯(20)靠在升程調節桿(21)上，當閥芯(20)靠在缸蓋(19)上時，排氣閥(21a)關閉。擰動升程調節桿(21)便可調整升程調節桿(21)與閥芯(20)之間的相對位置，即調節了閥芯(20)的升程，彈簧(22)用于推動閥芯(20)右移。
軸承(27)的內圈與主軸(32)固為一體，軸承(27)的外圈與活塞端蓋(1、26、36)之間可相對滑動或純滾動。壓縮機可以有油潤滑，也可實現無油潤滑。
參照圖3，本發明的二級壓縮機包括一機座(12)，機座(12)內配置有軸承(27)，軸承(27)內配置有偏心主軸(32)，主軸(32)與電機相聯接。軸承(27)的中心是O1、主軸(32)的中心是O2，O1、O2相距為r。機座(2)上配置有氣缸缸體(2、13)，缸體(2、13)的端部分別配置有缸蓋(4、19)，缸體(2、13)內分別配置有活塞(10、25)，活塞(10、25)上的端蓋(1、26)均與軸承(27)的外圈之間呈相對滑動或純滾動;端蓋1、26)可以分別和活塞(10、26)為一體，也可以是彼此分開的部件并成緊配合聯接。
二級壓縮機的一級壓縮氣缸和二級壓縮氣的結構形式可以分別和三級壓縮機的一級壓縮氣缸和二級壓縮氣缸的結構形式完全相同，也可以有如下區別二級壓縮機的機座(12)與一級缸體(2)、二級缸體(13)鑄成為一體;二級吸氣閥彈簧(15)與二級排氣閥彈簧(22)被分別支撐在缸蓋(19)和升程調節桿(21)上。這種缸體與機座鑄成一體的結構形式亦適應于三級壓縮機或多級壓縮機。
氣體通過吸氣管(50)從進氣孔(6)進入一級缸體(2)、一級活塞(10)、一級缸蓋(4)組成的一級壓縮腔，由于偏心主軸(32)轉動，氣體受到壓縮，通過蓋板(5)上設置的排氣閥片(9)排出，經一級排氣和二級進氣閥連通管道(51)后被引入二級缸體(13)、活塞(25)、缸蓋(19)組成的二級壓縮腔，經二級壓縮后由排氣管(63)排出。圖示位置表示二級排氣剛剛結束，二級吸氣即將開始。一級活塞(10)的回程由彈簧(11)的彈力實現;二級活塞(25)的回程由該級的吸氣壓力推動返回。
參照圖4，本發明的四級壓縮機包括一機座(12)，機座(12)內配置有軸承(27)，軸承(27)內配置有偏心主軸(32)，主軸(32)與電機相聯接軸承(27)的中心是O1、主軸(32)的中心是O2，O1、O2相距為r。機座(12)上配置有氣缸缸體(2、13、33、64)，缸體(2、13、33、64)的端部分別配置有缸蓋(4、19、29、58)，缸體(2、13、33、64)內分別配置有活塞(10、25、34、57)，活塞(10、25、34、57)上的端蓋(1、26、36、55)可以分別和活塞(10、25、34、57)為一體，也可以是彼此分開的部件并成緊配合聯接。
四級壓縮機的一級壓縮氣缸的結構形式和三級壓縮機的一級壓縮氣缸的結構形式完全相同。四級壓縮機的二級、三級、四級壓縮氣缸的結構形式可以和二級壓縮機的二級壓縮氣缸或三級壓縮機的二級、三級壓縮氣缸的任一種結構形式相同二級、三級、四級壓縮氣缸的升程可調進氣閥的結構形式也可以完全相同如圖4所示，以三級升程可調進氣閥為例說明它包括一可螺旋于缸蓋(29)上的調節桿(28)，調節桿(28)的內腔內配置一閥芯(28a);彈簧(28b)的一端固定在缸蓋(29)的槽中，另一端支撐著閥芯(28a);擰動調節桿(28)，可使閥芯(28a)上下移動，由此調節了閥芯(28a)與彈簧(28b)所在槽之間的相對距離，即調節了進氣閥的升程二級、三級壓縮氣缸的升程可調排氣閥的結構形式也可以完全相同，如圖4所示，以四級升程可調排氣閥為例說明它括一可螺旋于缸蓋(58)上的調節桿(62)，調節桿(62)內配置有閥芯(60);彈簧(61)的一端放置在調節桿(62)上開設的槽中，另一端支撐著閥芯(60)，擰動調節桿(62)，則可調節調節桿(62)與閥芯(60)之間的相對距離，即排氣閥升程可調。
氣體從吸氣管(50)吸入，經四級壓縮后由排氣管(59)排出，一級排氣與二級吸氣由管道(51)連通;二級排氣與三級吸氣由管道(52)連通;三級排氣與四級吸氣由管道(53)連通。機座(12)與缸體(2、13、33、64)可以鑄成一體，活塞端蓋(55)、活塞(57)、密封填料(56)、缸蓋(58)、缸體(64)組成了第四級壓縮氣缸。螺釘(65)把缸體(64)與缸蓋(58)聯接起來;(54)是四級吸氣閥調節桿;一級活塞(10)的回程由彈簧(11)的彈力實現，其余級活塞(25、34、57)的回程由相應級的吸氣壓力作用返回。
以此類推，多級壓縮機的一級壓縮氣缸的結構形式和三級壓縮機的一級壓縮氣缸的結構形式相同。多級壓縮機的其它級壓縮氣缸的結構形式可以和二級壓縮機的二級壓縮氣缸或三級壓縮機的二級、三級壓縮氣缸或四級壓縮機的二級、三級、四級壓縮氣缸的任一種結構形式相同。
本發明的軸承的外圈上可以套裝一過渡圈，使得過渡圈直接和各級活塞相接觸。
由此可見，由于本發明可以直接將主軸的旋轉運動轉變為活塞的往復運動，在二級以上的壓縮氣缸中采用升程可調閥桿，因而具有結構緊湊、可靠性高、安全方便的特點。
最佳實施例三級壓縮機，排氣壓力為30兆帕，驅動功率為60瓦，采用直流電源供電，主軸偏心距r＝7-20毫米，用在軍用裝甲車的夜視裝置中，尺寸為220×200×200毫米。
四級壓縮機，排氣壓力為35兆帕，驅動功率為60瓦，采用直流電源供電，主軸偏心距r＝5-18毫米，用在軍用裝甲車的夜視裝置中，尺寸為220×200×200毫米。
六級壓縮機，排氣壓力為40兆帕，驅動功率為60瓦，采用直流電源供電，主軸偏心距r＝4-15毫米，用在軍用裝甲車的夜視裝置中，尺寸為220×200×200毫米。
權利要求
1.微型高壓壓縮機，包括一機座、機座上的氣缸缸體、缸體內的活塞及缸體末端的缸蓋，本發明的特征在于，機座上配置有兩個或兩個以上的缸體，每一缸體內均配置有活塞，所有的活塞均與機內的一軸承的外圈相接觸，軸承的內圈與主軸緊配合，軸承的中心和與其相配合的主軸的中心相距一段距離；一級壓縮腔的排氣孔通過管道與二級壓縮腔的進氣孔相通，二級壓縮腔的排氣孔通過管道與三級壓縮腔的進氣孔相連通。……以此類推，直至最后一級壓縮腔的排氣孔；一級活塞與一級缸體間配置有回程彈簧，一級壓縮腔的進氣孔和排氣孔分別配置有舌簧閥片，二級以上壓縮腔的進氣孔和排氣孔均配置有升程可調進氣閥和升程可調排氣閥。
2.根據權利要求1所述的壓縮機，其特征在于，所說的升程可調進氣閥包括一可螺旋于缸蓋上的升程調節桿，升程調節桿內布置一閥芯和彈簧，彈簧的一端固定在閥芯上，另一端由彈簧壓蓋支撐著。
3.根據權利要求1所述的壓縮機，其特征在于，所說的升程可調進氣閥包括一可螺旋于缸蓋上的調節桿，調節桿內配置一閥芯和彈簧，彈簧的一端固定在缸蓋的一槽中，另一端支撐著閥芯。
4.根據權利要求1、2所述的壓縮機，其特征在于，所說的升程可調排氣閥包括一可螺旋于缸蓋上的升程調節桿，升程調節桿內布置一閥芯和彈簧，彈簧的一端頂住閥芯，另一端支撐在升程調節桿上。
5.根據權利要求1、3所述的壓縮機，其特征于在，所說的升程可調排氣閥包括一可螺旋于缸蓋上的升程調節桿，升程調節桿內布置一閥芯和彈簧，彈簧的一端頂住閥芯，另一端支撐在升程調節桿上。
6.根據權利要求1、2所述的壓縮機，其特征在于，所說的升程可調排氣閥包括一可螺旋于缸蓋上的升程調節桿，升程調節桿內布置一閥芯和彈簧，彈簧的一端固定于升程調節桿內的槽中，另一端支撐著閥芯。
7.根據權利要求1、3所述的壓縮機，其特征在于，所說的升程可調排氣閥包括一可螺旋于缸蓋上的升程調節桿，升程調節桿內布置一閥芯和彈簧，彈簧的一端固定于升程調節桿內的槽中，另一端支撐著閥芯。
全文摘要
一種廣泛用于夜視裝置或其它需要微量高壓氣體場合的微型高壓壓縮機，包括一機座。機座上配置有兩個或兩個以上的缸體，缸體內配置有活塞，所有活塞均與機座內的一軸承的外圈相接觸，軸承的中心和與其相配合的主軸的中心相距一段距離，隨著軸承的偏心轉動，可實現對氣體的多級壓縮，具有結構緊湊、升程可調、拆裝方便、能夠實現小型化、具有較高的壽命和可靠性和特點。
文檔編號F04B27/04GK1070247SQ9110876
公開日1993年3月24日 申請日期1991年9月6日 優先權日1991年9月6日
發明者郁慶章, 陳曉屏, 葉士祿, 李連生, 顧兆林 申請人:西安交通大學