CN118361373B - 一种制氧用全密封正负压一体无油压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制氧用全密封正负压一体无油压缩机，包括电机、真空气道结构、支撑体、正压气道结构和气缸，电机的上表面依次固定安装有真空气道结构、支撑体和正压气道结构，支撑体的表面不设置气道，电机的输出轴装配有偏心轮组，偏心轮组的外表面装配有活塞连杆，四个活塞连杆分别装配于相对应的气缸内，本发明设计了真空气道结构、支撑体、正压气道结构相配合的结构，其整体结构紧凑，能够稳定安装在电机机体上，满足压缩机小型化紧凑化的使用需求，还对支撑体的结构进行了调整，其表面不再设置气道，减少了需要设置的密封结构，且令自身的强度更高，更好的起到支撑定位的作用，增加了可靠性，加工更加简单，工艺装配难度也大幅降低。

Description

一种制氧用全密封正负压一体无油压缩机

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，特别提供了一种制氧用全密封正负压一体无油压缩机。

背景技术

在制氧设备中，无油压缩机是其中的关键部件。制氧用压缩机一般采用气缸和活塞配合产生压缩气体进而完成向储氧罐内注入高压氧气，而气缸一般安装在支撑体上，且支撑体上需要设置气道与气缸及外界空间连接，会令支撑体自身的强度降低，且需要设置多处空间孔位密封连接，可靠性不高，同时密封老化漏气等故障率较高。此外市场上同类用于制氧设备的压缩机，电机及压缩机结构属于开放式状态，在运行中这些开放式孔位会将环境中不洁净空气吸入或带入到制氧环节，影响氧气的纯净，且不能应用于高原风沙地域，压缩机内部工件会受到灰尘、沙粒影响而卡顿，最终影响压缩机的使用寿命。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种制氧用全密封正负压一体无油压缩机。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种制氧用全密封正负压一体无油压缩机，包括电机、真空气道结构、支撑体、正压气道结构和气缸，所述电机的上表面依次固定安装有真空气道结构、支撑体和正压气道结构，且正压气道结构与支撑体不连通，所述支撑体的表面不设置气道，所述气缸包括两个负压真空气缸和两个正压压缩气缸，所述负压真空气缸与正压压缩气缸交错固定安装于支撑体的四个侧面，两个所述负压真空气缸与真空气道结构连通，两个所述正压压缩气缸与正压气道结构连通，所述电机的输出轴装配有偏心轮组，所述偏心轮组的外表面装配有活塞连杆，四个所述活塞连杆分别装配于相对应的气缸内，所述活塞连杆的外端面固定安装有皮碗压板，且活塞连杆的外端通过皮碗压板装配有皮碗；

所述真空气道结构包括真空气道支撑体，所述真空气道支撑体的上表面对称开设有真空气道阀室，所述真空气道支撑体的侧表面开设有均与真空气道阀室连通的负压抽排气道和负压真空气缸连接气道，两个所述负压抽排气道位于真空气道支撑体的对称的侧表面上，四个所述负压真空气缸连接气道均匀位于真空气道支撑体的其他侧表面上，所述负压抽排气道与管路接头连接，所述负压真空气缸连接气道与气缸连通；

所述正压气道结构包括正压气道支撑体，所述正压气道支撑体的上表面对称开设有正压气道阀室，所述正压气道支撑体的侧表面开设有均与正压气道阀室连通的正压压缩排气气道和正压压缩气缸连接气道，两个所述正压压缩排气气道位于正压气道支撑体的对称的侧表面上，四个所述正压压缩气缸连接气道均匀位于正压气道支撑体的其他侧表面上，所述正压压缩排气气道与管路接头连接，所述正压压缩气缸连接气道与气缸连通。

进一步地，所述气缸包括气缸主体和气缸阀室盖，且气缸阀室盖装配于气缸主体的外表面，所述气缸主体固定安装于支撑体上，所述气缸主体的外表面开设有对称设置的气缸阀室，所述气缸主体的表面开设有与气缸阀室连通的换气孔，且换气孔与负压真空气缸连接气道或正压压缩气缸连接气道相对应，所述气缸主体的内表面开设有压缩腔，且活塞连杆移动装配于压缩腔内，所述压缩腔的内表面开设有通气孔，多个所述通气孔分别位于两个气缸阀室内。

进一步地，所述气缸还包括负压阀片、负压阀片压板、正压阀片和正压阀片压板，所述负压阀片通过负压阀片压板固定安装于气缸阀室的内表面，所述正压阀片通过正压阀片压板固定安装于压缩腔的内表面，所述负压阀片与正压阀片遮挡不同气缸阀室内的通气孔，所述负压阀片压板的形状与负压阀片相同，且负压阀片压板的外端向外侧有弧度的抬起。

进一步地，所述气缸主体的外表面开设有气缸密封圈安装槽，所述气缸密封圈安装槽内装配有气缸密封圈。

进一步地，所述气缸主体与皮碗均采用四氟材质制作，所述气缸主体的压缩腔内壁设置有自润滑涂层。

进一步地，所述气缸阀室盖的外表面设置有网状散热结构。

进一步地，所述皮碗包括正压端皮碗和真空端皮碗，所述正压端皮碗的开口朝向外侧，且真空端皮碗的开口朝向内侧。

进一步地，所述活塞连杆的外端面与皮碗压板的外端面设置有倾角补充结构。

进一步地，所述真空气道支撑体的上表面与正压气道支撑体的上表面均开设有密封件安装槽，所述密封件安装槽内均装配有平面密封件，所述正压气道支撑体的上表面固定安装有顶盖。

进一步地，所述偏心轮组由两个偏心轮组合而成，且两个偏心轮为一体成型，两个所述偏心轮相对于电机的输出轴的偏转角度不同，每个所述偏心轮的外壁均对称装配有两个活塞连杆。

使用本发明的有益效果是：

本发明设计了真空气道结构、支撑体、正压气道结构相配合的结构，真空气道结构、支撑体、正压气道结构三者的装配配合令其整体结构紧凑，能够稳定安装在电机机体上，且能够满足压缩机的小型化紧凑化的使用需求。

本发明对于支撑体的结构进行了调整，令其表面不再设置气道，进而减少了与现有压缩机在支撑体上因为气道而需要设置的密封结构，令压缩机整体为全密封结构设计，无外露孔，有效避免灰尘等物质进入设备内部，降低了密封老化漏气等故障的发生，且支撑体因为去除了气道，令自身的强度更高，能够更好的起到支撑定位的作用，增加了可靠性，且加工更加简单，工艺装配难度也大幅降低。

通过对真空气道结构、正压气道结构和气缸结构和装配的设计，能够在一个机身上形成正压压缩和负压真空两种模式，且支撑体上不设置气道后对真空气道结构和正压气道结构上气道的设计，令气路分布及汇集形式与现有压缩机相比更加简单可靠。

本发明对活塞连杆进行了设计，通过设置倾角补充结构对其进行角度补偿，因此活塞连杆及皮碗压板的外端面均为倾斜的，令活塞连杆在冲程过程中最大程度与气缸内部表面保持为矩形压缩状态，从而确保压缩比，实现有效压缩，降低对皮碗的磨损。

本发明设置了十字形活塞组，能够在四个气缸内交替做功使压缩机可以通过更小的行程完成足够的压缩气量，这种结构的活塞连杆及冲程更短，能够有效减低发散热量及震动，进而令此压缩机的能耗减小。

附图说明

图1为本发明的立体图之一。

图2为本发明的立体图之二。

图3为本发明的爆炸图。

图4为本发明真空气道结构与气缸配合的立体图。

图5为本发明图4的主视剖视图。

图6为本发明图4的左视图。

图7为本发明图6中A-A方向的剖面图。

图8为本发明真空气道结构的立体图。

图9为本发明正压气道结构与气缸配合的立体图。

图10为本发明正压气道结构的立体图。

图11为本发明支撑体的立体图。

图12为本发明气缸的立体图之一。

图13为本发明气缸的立体图之二。

图14为本发明电机的立体图。

图15为本发明偏心轮组与活塞连杆配合的主视图。

图16为本发明图15中B-B方向的剖面图。

图17为本发明活塞连杆的截面图。

附图标记包括：1、电机，2、真空气道结构，21、真空气道支撑体，22、真空气道阀室，23、负压抽排气道，24、负压真空气缸连接气道，3、支撑体，4、正压气道结构，41、正压气道支撑体，42、正压气道阀室，43、正压压缩排气气道，44、正压压缩气缸连接气道，5、气缸，51、气缸主体，52、气缸阀室，53、换气孔，54、负压阀片，55、负压阀片压板，56、正压阀片，57、正压阀片压板，58、气缸密封圈，59、气缸阀室盖，6、偏心轮组，7、活塞连杆，8、正压端皮碗，9、真空端皮碗。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1至图17，一种制氧用全密封正负压一体无油压缩机，其特征在于：包括电机1、真空气道结构2、支撑体3、正压气道结构4和气缸5，电机1的上表面依次固定安装有真空气道结构2、支撑体3和正压气道结构4，且正压气道结构4与支撑体3不连通，支撑体3的表面不设置气道，气缸5包括两个负压真空气缸和两个正压压缩气缸，负压真空气缸与正压压缩气缸交错固定安装于支撑体3的四个侧面，两个负压真空气缸与真空气道结构2连通，两个正压压缩气缸与正压气道结构4连通，电机1的输出轴装配有偏心轮组6，偏心轮组6的外表面装配有活塞连杆7，四个活塞连杆7分别装配于相对应的气缸5内，活塞连杆7的外端面固定安装有皮碗压板，且活塞连杆7的外端通过皮碗压板装配有皮碗。

电机1提供动力，带动偏心轮组6转动，进而令活塞连杆7在对应的气缸5内反复移动，进行抽入气体和压缩气体的工作。

电机1的外壳外表面上侧装配有预留装配耳，真空气道结构2安装在部分预留装配耳上，其他预留装配耳用于对电机1进行安装固定。

由于支撑体3的表面没有设置气道，进而会减少支撑体3上需要设置的密封结构，降低密封老化等故障的发生，且令压缩机整体为全密封结构，没有外露孔，压缩机通过结构配合实现唯一性换气口（负压抽排气道23与正压压缩排气气道43连接的接头），能够有效避免灰尘等物质进入压缩机内，降低压缩机内动密封部件的损耗，增加此压缩机的安全性和使用寿命。

因为支撑体3没有设置气道，会增加其强度，能够更好的起到支撑定位的作用，且令加工作用更加简单，令工艺装配更加容易。

由于真空气道结构2、正压气道结构4和四个气缸5分别固定安装于支撑体3的六个表面，令这部分整体的结构紧凑，能够稳定的安装在电机1上，并令电机1进行有效的支撑，且能够满足压缩机的小型化紧凑化的使用需求。

两个负压真空气缸在支撑体3上对称分布，两个正压压缩气缸在支撑体3上对称分布，总共四个气缸5呈十字形分布。

偏心轮组6和活塞连杆7形成十字形活塞组。

如图4至图8所示，真空气道结构2包括真空气道支撑体21，真空气道支撑体21的上表面对称开设有真空气道阀室22，真空气道支撑体21的侧表面开设有均与真空气道阀室22连通的负压抽排气道23和负压真空气缸连接气道24，两个负压抽排气道23位于真空气道支撑体21的对称的侧表面上，四个负压真空气缸连接气道24均匀位于真空气道支撑体21的其他侧表面上，负压抽排气道23与管路接头连接，负压真空气缸连接气道24与气缸5连通。

负压抽排气道23上会连接接头，分别为进气接头和排气接头，用于抽排气体。

真空气道结构2的换气的气体流通方向为：通过进气接头和负压抽排气道23吸入气体，经过同一侧的真空气道阀室22和负压真空气缸连接气道24流入一个负压真空气缸内，完成进气工作，此时另一个负压真空气缸会进行气体压缩工作，压缩后的气体经过另一侧的负压真空气缸连接气道24和真空气道阀室22从另一侧的负压抽排气道23和排气接头排出。

由于两个负压真空气缸在支撑体3上对称分布，因此与进气接头连通的真空气道阀室22始终为进气阀室，与排气接头连通的真空气道阀室22始终为排气阀室。

如图9和图10所示，正压气道结构4包括正压气道支撑体41，正压气道支撑体41的上表面对称开设有正压气道阀室42，正压气道支撑体41的侧表面开设有均与正压气道阀室42连通的正压压缩排气气道43和正压压缩气缸连接气道44，两个正压压缩排气气道43位于正压气道支撑体41的对称的侧表面上，四个正压压缩气缸连接气道44均匀位于正压气道支撑体41的其他侧表面上，正压压缩排气气道43与管路接头连接，正压压缩气缸连接气道44与气缸5连通。

正压气道结构4与真空气道结构2的换气原理一样。

具体而言，如图12和图13所示，气缸5包括气缸主体51和气缸阀室盖59，且气缸阀室盖59装配于气缸主体51的外表面，气缸主体51固定安装于支撑体3上，气缸主体51的外表面开设有对称设置的气缸阀室52，气缸主体51的表面开设有与气缸阀室52连通的换气孔53，且换气孔53与负压真空气缸连接气道24或正压压缩气缸连接气道44相对应，气缸主体51的内表面开设有压缩腔，且活塞连杆7移动装配于压缩腔内，压缩腔的内表面开设有通气孔，多个通气孔分别位于两个气缸阀室52内。

活塞连杆7通过偏心轮组6安装在电机1的输出轴上，随着电机1的运行，活塞连杆7会随着偏心轮组6在气缸5的压缩腔内反复运动，实现负压进气和压缩排气的过程。

气缸5总共设置了四个，保持每个活塞连杆7的运行速度和总排气流量的情况下，会令每个活塞连杆7的行程更小，会令活塞连杆7的振荡距离更短，因此皮碗的密封特性会在很长一段时间内得到了保证。此外，通过设置四个气缸5能够大大扩大散热面，有效对压缩机散热降温，从而提高压缩效率。

四个气缸5及活塞连杆7彼此保持90度的相位差，能够平衡作用在电机1输出轴上的力，从而抑制了运行扭矩的波动，提高了压缩效率，此外，进气排气声音也得到了平衡，实现了更低的噪音和更少的振动。

具体而言，如图12和图13所示，气缸5还包括负压阀片54、负压阀片压板55、正压阀片56和正压阀片压板57，负压阀片54通过负压阀片压板55固定安装于气缸阀室52的内表面，正压阀片56通过正压阀片压板57固定安装于压缩腔的内表面，负压阀片54与正压阀片56遮挡不同气缸阀室52内的通气孔，负压阀片压板55的形状与负压阀片54相同，且负压阀片压板55的外端向外侧有弧度的抬起。

通过负压阀片54和正压阀片56控制气体流通方向。

负压阀片压板55外端的有弧度的抬起，在运行中限制负压阀片54开启的角度，从而降低因快速频繁开启使负压阀片54损坏，达到延长压缩机寿命的作用。

根据图3可知，气缸阀室52内负压阀片54安装位置设置有凸起，且凸起处开设有开启辅助槽，令负压阀片54不会完全紧贴在凸起上，使负压阀片54能够顺利打开。

具体而言，如图12所示，气缸主体51的外表面开设有气缸密封圈安装槽，气缸密封圈安装槽内装配有气缸密封圈58。

气缸密封圈58与气缸阀室盖59配合实现对气缸阀室52的密封。

具体而言，气缸主体51与皮碗均采用四氟材质制作，气缸主体51的压缩腔内壁设置有自润滑涂层。

对于市场上的同类压缩机，气缸一般采用硬质阳极化涂层增加气缸内部的耐磨性和光滑性，但是这种方法使气缸内壁光洁度提高而无法与柔性四氟材质的动密封部件皮碗形成两个接触件之间的自润滑效果，即使皮碗具备自润滑功能，长时间运行其磨损也较大，从而会导致动密封失效，令压缩机寿命在无油润滑时较低。

气缸主体51采用与皮碗相同的四氟材质制作，并通过微弧氧化工艺在气缸主体51内壁形成一层0.05-0.08微米级厚度的自润滑涂层，使气缸主体51内壁与皮碗具备相同的自润滑效果，进而能够有效增加压缩机的寿命。

具体而言，如图1至图3所示，气缸阀室盖59的外表面设置有网状散热结构，能够有效对此压缩机气缸5处进行散热降温，保证其有效的运行。

具体而言，皮碗包括正压端皮碗8和真空端皮碗9，正压端皮碗8的开口朝向外侧，且真空端皮碗9的开口朝向内侧。

设置在正压压缩气缸内的活塞连杆7上安装正压端皮碗8，设置在负压真空气缸内的活塞连杆7上安装真空端皮碗9，正压端皮碗8的开口向外能够更好的进行压缩工作。

具体而言，如图5和图17所示，活塞连杆7的外端面与皮碗压板的外端面设置有倾角补充结构。

活塞连杆7和皮碗压板的外端面的倾角补充结构，即活塞连杆7和皮碗压板的外端面为倾斜的，倾斜角度为0.85-1.25°，根据实际活塞连杆7的冲程长度等因素进行调整。

活塞连杆7在气缸5内运动时会呈8字运行路线移动，俗称摇摆活塞，当活塞冲程由0点至顶点过程中，因结构限定会出现运行的倾斜角度与气缸内壁形成死角，这种角度会对压缩比造成损耗，同时因为这个夹角会使动密封部件皮碗产生不均匀的过度磨损，导致寿命降低，同时夹角使压缩机活塞组与气缸内表面的余量间隙增大，无法实现有效压缩。

为解决上述问题，对活塞连杆7和皮碗压板增加倾角，令活塞连杆7在冲程过程中最大程度与气缸内部表面保持矩形压缩状态，从而确保压缩比。

对于活塞连杆7的设计，在活塞连杆7的运行过程中，当其处于0点或顶点时，四个活塞连杆7的外端面基本上平行于相对应的气缸5的内表面，会减少活塞连杆7的端部与气缸5内的死角，从而能够提高压缩效率。

具体而言，如图3所示，真空气道支撑体21的上表面与正压气道支撑体41的上表面均开设有密封件安装槽，密封件安装槽内均装配有平面密封件，正压气道支撑体41的上表面固定安装有顶盖，进一步保证真空气道结构2及正压气道结构4的密封性。

具体而言，如图15和图16所示，偏心轮组6由两个偏心轮组合而成，且两个偏心轮为一体成型，两个偏心轮相对于电机1的输出轴的偏转角度不同，每个偏心轮的外壁均对称装配有两个活塞连杆7。

上侧偏心轮连接的两个活塞连杆7设置在正压压缩气缸内，下侧偏心轮连接的两个活塞连杆7设置在负压真空气缸内，根据图3和图16可知两个偏心轮的位置关系，能够保证两个正压压缩气缸以及两个负压真空气缸交替进行进气和压缩气体的工作，即在同一时刻，一个正压压缩气缸进行进气工作，另一个正压压缩气缸进行压缩排气工作，一个负压真空气缸进行进气工作，另一个负压真空气缸进行压缩排气工作。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种制氧用全密封正负压一体无油压缩机，其特征在于：包括电机、真空气道结构、支撑体、正压气道结构和气缸，所述电机的上表面依次固定安装有真空气道结构、支撑体和正压气道结构，且正压气道结构与支撑体不连通，所述支撑体的表面不设置气道，所述气缸包括两个负压真空气缸和两个正压压缩气缸，所述负压真空气缸与正压压缩气缸交错固定安装于支撑体的四个侧面，两个所述负压真空气缸与真空气道结构连通，两个所述正压压缩气缸与正压气道结构连通，所述电机的输出轴装配有偏心轮组，所述偏心轮组的外表面装配有活塞连杆，四个所述活塞连杆分别装配于相对应的气缸内，所述活塞连杆的外端面固定安装有皮碗压板，且活塞连杆的外端通过皮碗压板装配有皮碗；

所述真空气道结构包括真空气道支撑体，所述真空气道支撑体的上表面对称开设有真空气道阀室，所述真空气道支撑体的侧表面开设有均与真空气道阀室连通的负压抽排气道和负压真空气缸连接气道，两个所述负压抽排气道位于真空气道支撑体的对称的侧表面上，四个所述负压真空气缸连接气道均匀位于真空气道支撑体的其他侧表面上，所述负压抽排气道与管路接头连接，所述负压真空气缸连接气道与气缸连通；

所述正压气道结构包括正压气道支撑体，所述正压气道支撑体的上表面对称开设有正压气道阀室，所述正压气道支撑体的侧表面开设有均与正压气道阀室连通的正压压缩排气气道和正压压缩气缸连接气道，两个所述正压压缩排气气道位于正压气道支撑体的对称的侧表面上，四个所述正压压缩气缸连接气道均匀位于正压气道支撑体的其他侧表面上，所述正压压缩排气气道与管路接头连接，所述正压压缩气缸连接气道与气缸连通；

所述气缸包括气缸主体和气缸阀室盖，且气缸阀室盖装配于气缸主体的外表面，所述气缸主体固定安装于支撑体上，所述气缸主体的外表面开设有对称设置的气缸阀室，所述气缸主体的表面开设有与气缸阀室连通的换气孔，且换气孔与负压真空气缸连接气道或正压压缩气缸连接气道相对应，所述气缸主体的内表面开设有压缩腔，且活塞连杆移动装配于压缩腔内，所述压缩腔的内表面开设有通气孔，多个所述通气孔分别位于两个气缸阀室内；

所述气缸还包括负压阀片、负压阀片压板、正压阀片和正压阀片压板，所述负压阀片通过负压阀片压板固定安装于气缸阀室的内表面，所述正压阀片通过正压阀片压板固定安装于压缩腔的内表面，所述负压阀片与正压阀片遮挡不同气缸阀室内的通气孔，所述负压阀片压板的形状与负压阀片相同，且负压阀片压板的外端向外侧有弧度的抬起。

2.根据权利要求1中所述的一种制氧用全密封正负压一体无油压缩机，其特征在于：所述气缸主体的外表面开设有气缸密封圈安装槽，所述气缸密封圈安装槽内装配有气缸密封圈。

3.根据权利要求1中所述的一种制氧用全密封正负压一体无油压缩机，其特征在于：所述气缸主体与皮碗均采用四氟材质制作，所述气缸主体的压缩腔内壁设置有自润滑涂层。

4.根据权利要求1中所述的一种制氧用全密封正负压一体无油压缩机，其特征在于：所述气缸阀室盖的外表面设置有网状散热结构。

5.根据权利要求1中所述的一种制氧用全密封正负压一体无油压缩机，其特征在于：所述皮碗包括正压端皮碗和真空端皮碗，所述正压端皮碗的开口朝向外侧，且真空端皮碗的开口朝向内侧。

6.根据权利要求1中所述的一种制氧用全密封正负压一体无油压缩机，其特征在于：所述活塞连杆的外端面与皮碗压板的外端面设置有倾角补充结构。

7.根据权利要求1中所述的一种制氧用全密封正负压一体无油压缩机，其特征在于：所述真空气道支撑体的上表面与正压气道支撑体的上表面均开设有密封件安装槽，所述密封件安装槽内均装配有平面密封件，所述正压气道支撑体的上表面固定安装有顶盖。

8.根据权利要求1中所述的一种制氧用全密封正负压一体无油压缩机，其特征在于：所述偏心轮组由两个偏心轮组合而成，且两个偏心轮为一体成型，两个所述偏心轮相对于电机的输出轴的偏转角度不同，每个所述偏心轮的外壁均对称装配有两个活塞连杆。