CN111140461A - 一种水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构，空压机技术领域，包括电动机、轴承、机械密封、斜盘转轴、连杆、缸体、柱塞、配气阀，水冷壳体，吸气管路、排气管路等。电动机通过联轴器空压机的斜盘转轴连接，驱动斜盘的摆动。轴承支撑了旋转部分的运动。斜盘的摆动驱动柱塞在缸体里面的往复运动实现吸气的排气，设计了配气机构实现吸气与排气的单向运动。水冷壳体全包围了缸体和气体的流动管路，增加了接触面积。本发明的水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构结构简单，制造成本低，接触面积大，冷却效果好，有利于提高空压机的寿命和效率。

Description

一种水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构

技术领域

本发明涉及一种多级压缩机及其配气机构，尤其适用于水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构，属于机械行业空压机技术领域。

背景技术

高压压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械结构，其属于将原动机的动力能转变为气体压力能的工作机。高压压缩机的种类多，用途广，有“通用机械”之称。压缩机在国民经济和国防建设的许多部门中应用极为广泛，特别是在石油、化工、动力等工业领域中已成为必不可少的关键设备。在化工生产中，为保证某些合成工艺能在高压下进行，通过压缩机把气体加压到所要求的压力，此外制冷和气体分离也离不开压缩气体；在机械、国防和动力工业中常采用压缩空气作为驱动动力，压缩机是提供压缩空气的关键设备，石油、化工医药生产中为输送原料气体采用压缩机增压输送。

由于高压压缩机的输出压力高，压缩比大，为更好的节约能量和散热，高压空气压缩机都采用多级压缩。目前，高压压缩机的多级压缩缸是星型分布的，因此配气机构都是独立的配气阀块，级间冷却管路复杂，结构体积较大，不利于小型化和集成化。集成结构式的空压机由于压缩过程中会产生热，散热不方便，影响了实用寿命和压缩效率。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构，采用了水冷却机构，并增大了需要散热部位与水的接触面积，实现了配气机构嵌入到缸体中，实现了配气机构的灵活安装和便于散热。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构，包括高压排气管、水冷壳体、级间配气机构、低压吸气管、缸体组、二级压缩柱塞和一级压缩柱塞，连杆，斜盘，主轴，轴承，连接圆盘，螺钉和驱动电机构成；电机通过螺钉与连接圆盘连接，并通过连接圆盘与水冷壳体连接在一起；

其中缸体组设置在水冷壳体内，缸体组包括多个压缩缸体，多个压缩缸体支架内设有多个级间配气机构相互连接，缸体组上分别通过高压排气管和低压吸气管延伸出水冷壳体外，具体的，缸体组包括圆形结构并与水冷壳体截面匹配的缸体基座，缸体基座上分别设有一级压缩缸体，二级压缩缸体、三级压缩缸体和四级压缩缸体，级间配气机构包括二级压缩缸体和三级压缩缸体之间设有连接管路Ⅱ，一级压缩缸体和二级压缩缸体之间设有连接管路Ⅰ，三级压缩缸体和四级压缩缸体，之间设有连接管路Ⅲ，高压排气管路安装在四级压缩缸体的排气口，低压吸气管路安装在一级压缩缸体的吸气口上，一级压缩缸体，二级压缩缸体、三级压缩缸体和四级压缩缸体上的两个管路结构上均设有嵌入式配气单向阀；

所述的二级压缩缸体内设有匹配的二级压缩柱塞，一级压缩缸体内设有匹配的一级压缩柱塞，所述一级压缩柱塞和二级压缩柱塞的压缩级的压力不同，根据气体压力比值确定以，一级压缩柱塞和二级压缩柱塞的尾端通过连杆均与驱动斜盘结构的配流斜盘相连接，配流斜盘通过主轴与轴承端周相连接，轴承的外圈与连接圆盘的内孔相连接，电机的输出轴与主轴的旋转运动驱动斜盘进行摆动。

根据需要，在三级压缩缸体和四级压缩缸体可封堵形成空腔结构或者不封堵，或者在三级压缩缸体和四级压缩缸体内部设置与其结构匹配的压缩柱塞，压缩柱塞的尾端通过连杆均与驱动斜盘结构的配流斜盘相连接，一级压缩缸体，二级压缩缸体、三级压缩缸体和四级压缩缸体的容积依次缩小，并根据需要设计容积比例。

所述水冷壳体上开有高压排气管路安装口，吸气管路安装口、冷却水进水口和冷却水回流口，其中高压排气管路安装口设置在四级压缩缸体的底端，吸气管路安装口设置在一级压缩缸体的底端，冷却水进水口连接冷却水进水管、冷却水回流口连接冷却水出水口设置在水冷壳体上。

所述配气单向阀包括两个相反设置在单向阀壳体中的弹簧阀，阀壳体内相对设有两个方向相反的台阶孔，弹簧阀反向设置在两个台阶空中，弹簧阀包括配气阀壳体，配气阀壳体设有外螺纹，实现配气阀与壳体的螺纹连接，配气阀壳体内通过弹簧设有锥形配气阀阀芯，配气阀阀芯通过锥面实现密封，锥形配气阀阀芯锥头处设有内六角孔，弹簧实现阀芯的定位和复位，从而提高空压机的效率，弹簧尾端与配气阀壳体之间设有设有密封圈和卡簧，配气阀壳体后方设有排气口，卡簧实现对弹簧的支撑，密封圈实现端面填料密封。排气口实现压缩后的气体的排除。

空压机的左端盖处设置了水冷壳体，水冷壳体里面充满冷却水。

所述缸体的左端面每一级压缩缸体上安装配气管路，实现多级压缩之间气体的流通，降低了机械制造成本，增大了与冷却水的接触面积。

一种使用水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构的工作方法，步骤为：

启动驱动电机旋转运动驱动主轴进行旋转运动，主轴驱动连接的斜盘进行摆动运动，斜盘摆动带动连段的连杆驱动一级压缩柱塞和二级压缩柱塞运动，将斜盘的摆动转换为一级压缩柱塞和二级压缩柱塞在对应的缸体内的往复运动；

一级压缩柱塞和二级压缩柱塞运动在对应的缸体的往复运动实现柱塞与缸体之间的封闭容积的体积变化，通过配气单向阀实现吸气和排气，实现压缩功能；水冷壳体里面通入冷却液，实现对缸体的冷却。

有益效果：本发明提供的水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构，增加了冷却面积，冷却效果好，同时结构简单、制造方便，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的水冷壳体靠近电机的端面视图；

图3为本发明的级间配气机构与缸体结构示意图；

图4为本发明的配气阀安装图；

图中：1、高压排气管，2、水冷壳体，2-1高压排气管路安装口，2-2、吸气管路安装口，2-3、冷却水进水口，2-4、冷却水回流口，3、级间配气机构，4、低压吸气管，5、缸体，5-1、一级压缩缸体，5-2、二级压缩缸体，5-3、三级压缩缸体，5-4、四级压缩缸体（5-4），52-1、内六角孔，52-2、配气阀壳体，52-3、锥形配气阀阀芯，52-4、弹簧，52-5、密封圈，52-6、卡簧，52-7、排气口，6、二级压缩柱塞，7、一级压缩柱塞，8、连杆，9、斜盘，10、主轴，11、轴承，12、连接圆盘，13、螺钉，14、驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1和图2所示，本发明的水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构，其特征在于：包括高压排气管1、水冷壳体2、级间配气机构3、低压吸气管4、缸体组5、二级压缩柱塞6和一级压缩柱塞7，连杆8，斜盘9，主轴10，轴承11，连接圆盘12，螺钉13和驱动电机14构成；电机14通过螺钉13与连接圆盘12连接，并通过连接圆盘12与水冷壳体2连接在一起；所述水冷壳体2上开有高压排气管路安装口2-1，吸气管路安装口2-2、冷却水进水口2-3和冷却水回流口2-4，其中高压排气管路安装口2-1设置在四级压缩缸体5-4的底端，吸气管路安装口2-2设置在一级压缩缸体5-1的底端，冷却水进水口2-3连接冷却水进水管、冷却水回流口2-4连接冷却水出水口设置在水冷壳体2上。

如图3和图4所示，缸体组5设置在水冷壳体2内，缸体组5包括多个压缩缸体，多个压缩缸体支架内设有多个级间配气机构3相互连接，缸体组5上分别通过高压排气管1和低压吸气管4延伸出水冷壳体2外，具体的，缸体组5包括圆形结构并与水冷壳体2截面匹配的缸体基座5-10，缸体基座5-10上分别设有一级压缩缸体5-1，二级压缩缸体5-2、三级压缩缸体5-3和四级压缩缸体5-4，级间配气机构3包括二级压缩缸体5-2和三级压缩缸体5-3之间设有连接管路Ⅱ5-8，一级压缩缸体5-1和二级压缩缸体5-2之间设有连接管路Ⅰ5-7，三级压缩缸体5-3和四级压缩缸体5-4，之间设有连接管路Ⅲ5-9，高压排气管路5-6安装在四级压缩缸体的排气口，低压吸气管路5-5安装在一级压缩缸体的吸气口上，一级压缩缸体5-1，二级压缩缸体5-2、三级压缩缸体5-3和四级压缩缸体5-4上的两个管路结构上均设有嵌入式配气单向阀；所述配气单向阀包括两个相反设置在单向阀壳体52-8中的弹簧阀，阀壳体52-8内相对设有两个方向相反的台阶孔，弹簧阀反向设置在两个台阶空中，弹簧阀包括配气阀壳体52-2，配气阀壳体52-2设有外螺纹，实现配气阀与壳体的螺纹连接，配气阀壳体52-2内通过弹簧52-4设有锥形配气阀阀芯52-3，配气阀阀芯52-3通过锥面实现密封，锥形配气阀阀芯52-3锥头处设有内六角孔52-1，弹簧52-4实现阀芯的定位和复位，从而提高空压机的效率，弹簧52-4尾端与配气阀壳体52-2之间设有设有密封圈52-5和卡簧52-6，配气阀壳体52-2后方设有排气口52-7，卡簧52-6实现对弹簧的支撑，密封圈52-5实现端面填料密封。排气口52-7实现压缩后的气体的排除。

所述的二级压缩缸体5-2内设有匹配的二级压缩柱塞6，一级压缩缸体5-1内设有匹配的一级压缩柱塞7，所述一级压缩柱塞7和二级压缩柱塞6的压缩级的压力不同，根据气体压力比值确定以，一级压缩柱塞7和二级压缩柱塞6的尾端通过连杆8均与驱动斜盘结构的配流斜盘9相连接，配流斜盘9通过主轴10与轴承11端周相连接，轴承11的外圈与连接圆盘12的内孔相连接，电机14的输出轴与主轴10的旋转运动驱动斜盘9进行摆动。根据需要，在三级压缩缸体5-3和四级压缩缸体5-4可封堵形成空腔结构或者不封堵，也可以在三级压缩缸体5-3和四级压缩缸体5-4内部设置与其结构匹配的压缩柱塞，压缩柱塞的尾端通过连杆8均与驱动斜盘结构的配流斜盘9相连接，一级压缩缸体5-1，二级压缩缸体5-2、三级压缩缸体5-3和四级压缩缸体5-4的容积依次缩小，并根据需要设计容积比例。

空压机的左端盖处设置了水冷壳体2，水冷壳体里面充满冷却水，缸体5的左端面每一级压缩缸体上安装配气管路，实现多级压缩之间气体的流通，降低了机械制造成本，增大了与冷却水的接触面积。

一种水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构的工作方法，其步骤于：

启动驱动电机14旋转运动驱动主轴10进行旋转运动，主轴10驱动连接的斜盘9进行摆动运动，斜盘9摆动带动连段的连杆8驱动一级压缩柱塞7和二级压缩柱塞6运动，将斜盘9的摆动转换为一级压缩柱塞7和二级压缩柱塞6在对应的缸体5内的往复运动；

一级压缩柱塞7和二级压缩柱塞6运动在对应的缸体5的往复运动实现柱塞与缸体之间的封闭容积的体积变化，通过配气单向阀实现吸气和排气，实现压缩功能；水冷壳体12里面通入冷却液，实现对缸体的冷却。

本案的水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构在工作时，冷却水从冷却壳体的进水口流入，从出水口流出，在冷却壳体内实现对压缩缸体和配气管路的冷却，实现了热交换。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种水冷柱塞式多级压缩机，其特征在于：包括高压排气管（1）、水冷壳体（2）、级间配气机构（3）、低压吸气管（4）、缸体组（5）、二级压缩柱塞（6）和一级压缩柱塞（7），连杆（8），斜盘（9），主轴（10），轴承（11），连接圆盘（12），螺钉（13）和驱动电机（14）构成；电机（14）通过螺钉（13）与连接圆盘（12）连接，并通过连接圆盘（12）与水冷壳体（2）连接在一起；

其中缸体组（5）设置在水冷壳体（2）内，缸体组（5）包括多个压缩缸体，多个压缩缸体支架内设有级间配气机构（3）相互连接，缸体组（5）上分别通过高压排气管（1）和低压吸气管（4）延伸出水冷壳体（2）外，具体的，缸体组（5）包括圆形结构并与水冷壳体（2）截面匹配的缸体基座（5-10），缸体基座（5-10）上分别设有一级压缩缸体（5-1），二级压缩缸体（5-2）、三级压缩缸体（5-3）和四级压缩缸体（5-4），级间配气机构（3）包括二级压缩缸体（5-2）和三级压缩缸体（5-3）之间设有连接管路Ⅱ（5-8），一级压缩缸体（5-1）和二级压缩缸体（5-2）之间设有连接管路Ⅰ（5-7），三级压缩缸体（5-3）和四级压缩缸体（5-4），之间设有连接管路Ⅲ（5-9），高压排气管路（5-6）安装在四级压缩缸体的排气口，低压吸气管路（5-5）安装在一级压缩缸体的吸气口上，一级压缩缸体（5-1），二级压缩缸体（5-2）、三级压缩缸体（5-3）和四级压缩缸体（5-4）上的两个管路结构上均设有嵌入式配气单向阀；

所述的二级压缩缸体（5-2）内设有匹配的二级压缩柱塞（6），一级压缩缸体（5-1）内设有匹配的一级压缩柱塞（7），所述一级压缩柱塞（7）和二级压缩柱塞（6）的压缩级的压力不同，根据气体压力比值确定以，一级压缩柱塞（7）和二级压缩柱塞（6）的尾端通过连杆（8）均与驱动斜盘结构的配流斜盘（9）相连接，配流斜盘（9）通过主轴（10）与轴承（11）端周相连接，轴承（11）的外圈与连接圆盘（12）的内孔相连接，电机（14）的输出轴与主轴（10）的旋转运动驱动斜盘（9）进行摆动。

2.根据权利要求1所述的水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构，其特征在于：根据需要，在三级压缩缸体（5-3）和四级压缩缸体（5-4）可封堵形成空腔结构或者不封堵，或者在三级压缩缸体（5-3）和四级压缩缸体（5-4）内部设置与其结构匹配的压缩柱塞，压缩柱塞的尾端通过连杆（8）均与驱动斜盘结构的配流斜盘（9）相连接，一级压缩缸体（5-1），二级压缩缸体（5-2）、三级压缩缸体（5-3）和四级压缩缸体（5-4）的容积依次缩小，并根据需要设计容积比例。

3.根据权利要求1所述的水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构，其特征在于：所述水冷壳体（2）上开有高压排气管路安装口（2-1），吸气管路安装口（2-2）、冷却水进水口（2-3）和冷却水回流口（2-4），其中高压排气管路安装口（2-1）设置在四级压缩缸体（5-4）的底端，吸气管路安装口（2-2）设置在一级压缩缸体（5-1）的底端，冷却水进水口（2-3）连接冷却水进水管、冷却水回流口（2-4）连接冷却水出水口设置在水冷壳体（2）上。

4.根据权利要求1所述的水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构，其特征在于：所述配气单向阀包括两个相反设置在单向阀壳体（52-8）中的弹簧阀，阀壳体（52-8）内相对设有两个方向相反的台阶孔，弹簧阀反向设置在两个台阶空中，弹簧阀包括配气阀壳体（52-2），配气阀壳体（52-2）设有外螺纹，实现配气阀与壳体的螺纹连接，配气阀壳体（52-2）内通过弹簧（52-4）设有锥形配气阀阀芯（52-3），配气阀阀芯（52-3）通过锥面实现密封，锥形配气阀阀芯（52-3）锥头处设有内六角孔（52-1），弹簧（52-4）实现阀芯的定位和复位，从而提高空压机的效率，弹簧（52-4）尾端与配气阀壳体（52-2）之间设有设有密封圈（52-5）和卡簧（52-6），配气阀壳体（52-2）后方设有排气口（52-7），卡簧（52-6）实现对弹簧的支撑，密封圈（52-5）实现端面填料密封，

排气口（52-7）实现压缩后的气体的排除。

5.根据权利要求1所述的水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构，其特征在于：空压机的左端盖处设置了水冷壳体（2），水冷壳体里面充满冷却水。

6.根据权利要求1所述的水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构，其特征在于：所述缸体（5）的左端面每一级压缩缸体上安装配气管路，实现多级压缩之间气体的流通，降低了机械制造成本，增大了与冷却水的接触面积。

7.一种使用权利要求1所述水冷柱塞式多级压缩机及其配气机构的工作方法，其特征在于：

启动驱动电机（14）旋转运动驱动主轴（10）进行旋转运动，主轴（10）驱动连接的斜盘（9）进行摆动运动，斜盘（9）摆动带动连段的连杆（8）驱动一级压缩柱塞（7）和二级压缩柱塞（6）运动，将斜盘（9）的摆动转换为一级压缩柱塞（7）和二级压缩柱塞（6）在对应的缸体（5）内的往复运动；

一级压缩柱塞（7）和二级压缩柱塞（6）运动在对应的缸体（5）的往复运动实现柱塞与缸体之间的封闭容积的体积变化，通过配气单向阀实现吸气和排气，实现压缩功能；水冷壳体（12）里面通入冷却液，实现对缸体的冷却。

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