CN112610441A - 一种双凸轮双作用空气压缩机 - Google Patents

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侯涛
李萌
莫延亮
周洪学
王红利
刘勇
李通
王余贤
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Abstract

本发明提出一种双凸轮双作用空气压缩机，包括缸体，缸体内腔设有活塞，活塞上设有伸出缸体的活塞杆，活塞杆与双凸轮结构固定连接，双凸轮结构与传动轴连接，缸体外侧设有保持架，保持架上设有与双凸轮结构配合的滚轮结构。本发明产生的有益效果是：双凸轮结构与活塞杆固定连接，双凸轮结构与滚轮结构配合，使双凸轮结构带动活塞杆往复运动且活塞杆返程运动可控；滚轮组Ⅰ和滚轮组Ⅱ的滚轮均为2个，传动轴转动一圈，活塞杆往复两次，提高空气压缩机工作效率。

Description

一种双凸轮双作用空气压缩机
技术领域
本发明涉及空气压缩机领域，特别是指一种双凸轮双作用空气压缩机。
背景技术
空气增压器作为工业基础元件，广泛应用于航空航天、医疗器材、汽车、船舶、家用电器等工业、运输、生活领域，几乎应用于工业体系的所有部门。特别是微型空气增压器，广泛应用于卫星、空间站等太空探测设备。因其应用环境恶劣，特别是安装位置狭小，目前以微型低压空气增压器应用为主，且其使用压力普遍较低，多为1MPa以内。同样功耗下的中压空气增压器可以极大的提高空间探测设备的总体性能，因此各空间探测设备设计单位正积极寻找替代产品。单凸轮机构形式的空气增压器在从动件返程运动时，滚轮转向变换不可控，不适用于高速运动。
发明内容
本发明提出一种双凸轮双作用空气压缩机，解决了空气增压器在从动件返程运动时，滚轮转向变换不可控的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种双凸轮双作用空气压缩机，包括缸体，缸体内腔设有活塞，活塞上设有伸出缸体的活塞杆，活塞杆上设有双凸轮结构，双凸轮结构与传动轴连接，缸体外侧设有保持架，保持架上设有与双凸轮结构配合的滚轮结构，双凸轮结构与滚轮结构配合带动活塞往复运动，活塞返程变向可控，适合活塞高速运动。
所述缸体外侧设有进气口和出气口且进气口和出气口分别与缸体内腔相连通，从进气口到出气口形成完整通道。
所述的滚轮结构包括滚轮架Ⅰ和滚轮架Ⅱ，滚轮架Ⅰ和滚轮架Ⅱ均与保持架固定连接，滚轮架Ⅰ上设有滚轮组Ⅰ，滚轮架Ⅱ上设有滚轮组Ⅱ，滚轮组Ⅰ与滚轮组Ⅱ呈均匀交叉布置，保证双凸轮结构往复运动时速率一致。
所述的滚轮组Ⅰ包括1~3个滚轮，滚轮组Ⅱ包括1~3个滚轮，滚轮组Ⅰ的滚轮数量等于滚轮组Ⅱ的滚轮数量，优选的，滚轮组Ⅰ和滚轮组Ⅱ的滚轮均为2个。
所述的双凸轮结构包括凸轮Ⅰ和凸轮Ⅱ，凸轮Ⅰ和凸轮Ⅱ均与活塞杆固定连接，凸轮Ⅰ和凸轮Ⅱ均为端面凸轮且凸轮Ⅰ与凸轮Ⅱ相对布置，凸轮Ⅰ最高点与凸轮Ⅱ最低点对应。
所述的滚轮结构位于凸轮Ⅰ和凸轮Ⅱ之间，且凸轮Ⅱ位于保持架内。
所述的缸体内腔包括一腔和二腔，一腔和二腔分别位于活塞两侧，当一腔膨胀时二腔压缩，二腔膨胀时一腔压缩，以此实现活塞的双作用，简化空压机结构，缸体上设有通道连通一腔和二腔，通道在一腔开口处设有一腔中间阀，通道在二腔开口处设有二腔中间阀，缸体进气通道设有进口单向阀，缸体出气通道设有出口单向阀。
所述的传动轴头部为U型，U型结构通过直线轴承与双凸轮结构连接，双凸轮结构沿传动轴轴线方向往复运动。
所述的活塞杆与双凸轮结构通过圆柱销或圆锥销固定连接，双凸轮结构带动活塞杆往复旋转运动。
所述的活塞杆与缸体接触位置设有密封装置，优选的，所述密封装置为密封圈，保证缸体密封性。
本发明产生的有益效果是：双凸轮结构与活塞杆固定连接，双凸轮结构与滚轮结构配合，使双凸轮结构带动活塞杆往复运动且活塞杆返程运动可控；滚轮组Ⅰ和滚轮组Ⅱ的滚轮均为2个，传动轴转动一圈，活塞杆往复两次，提高空气压缩机工作效率，一腔和二腔分别位于活塞两侧，当一腔膨胀时二腔压缩，二腔膨胀时一腔压缩，以此实现活塞的双作用，简化空压机结构。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种双凸轮双作用空气压缩机结构示意图。
图2为本发明双凸轮双作用空气压缩机剖视图。
图3为缸体上单向阀设置示意图。
图中：1-传动轴，2-活塞杆，3-滚轮组II，4-滚轮架II，5-保持架，6-进气口，7-缸体，8-出气口，9-凸轮II，10-滚轮架I，11-滚轮组I，12-凸轮I，13-直线轴承，14-进口单向阀，15-出口单向阀，16-一腔中间阀，17-二腔中间阀。
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付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。
实施例1，如图1所示，一种双凸轮双作用空气压缩机，包括缸体7，缸体7内腔设有活塞，活塞上设有伸出缸体7的活塞杆2，活塞杆2与缸体7接触位置设有密封装置，优选的，所述密封装置为密封圈，保证缸体7内腔的密封性，缸体7外侧设有进气口6和出气口8且进气口6和出气口8分别与缸体7内腔相连通，活塞杆2与双凸轮结构固定连接，优选的，活塞杆2与双凸轮结构通过圆柱销固定连接，双凸轮结构带动活塞杆2做往复运动，双凸轮结构与传动轴1连接，所述传动轴1头部为U型，传动轴1的U型结构通过直线轴承13与双凸轮结构连接，传动轴1通过U型结构带动双凸轮结构转动，缸体7外侧设有保持架5，保持架5上设有与双凸轮结构配合的滚轮结构，双凸轮结构与滚轮结构配合带动活塞往复运动，活塞返程变向可控。
实施例2，如图2所示，一种双凸轮双作用空气压缩机，所述滚轮结构包括滚轮架Ⅰ10和滚轮架Ⅱ4且滚轮架Ⅰ10和滚轮架Ⅱ4均与活塞杆2固定连接，滚轮架Ⅰ10上设有滚轮组Ⅰ11，滚轮架Ⅱ4上设有滚轮组Ⅱ3，所述滚轮组Ⅰ11包括1~3个滚轮，滚轮组Ⅱ3包括1~3个滚轮，优选的，滚轮组Ⅰ和滚轮组Ⅱ的滚轮均为2个，滚轮组Ⅰ11与滚轮组Ⅱ3呈均匀90度交叉布置，与滚轮结构配合的双凸轮结构旋转一圈，带动活塞杆2往复运动两次，提高空气压缩机工作效率。
进一步，所述双凸轮结构包括凸轮Ⅰ12和凸轮Ⅱ9，凸轮Ⅰ12和凸轮Ⅱ9均为端面凸轮且凸轮Ⅰ12与凸轮Ⅱ9相对布置，凸轮Ⅰ12最高点与凸轮Ⅱ9最低点对应，使双凸轮结构带动活塞杆2往复运动速率一致，保证空气压缩机工作稳定，所述滚轮结构位于凸轮Ⅰ12和凸轮Ⅱ9之间，且凸轮Ⅱ9位于保持架5内。
如图3所示，所述缸体7内腔包括一腔和二腔，一腔和二腔分别位于活塞两侧，当一腔膨胀时二腔压缩，二腔膨胀时一腔压缩，以此实现活塞的双作用，简化空压机结构，缸体7上设有通道连通一腔和二腔，通道在一腔开口处设有一腔中间阀16，通道在二腔开口处设有二腔中间阀17，缸体7进气通道设有进口单向阀4，缸体7出气通道设有出口单向阀15，多个阀门组合使空气从进气口6流入，出气口8流出单向流动。其他结构与实施例1相同。
空气压缩机工作过程：在传动轴1输入扭矩与转速的作用下实现旋转，传动轴1通过U型结构带动凸轮Ⅰ12转动，凸轮Ⅰ12和凸轮Ⅱ9分别与活塞杆2固定连接，凸轮Ⅱ9与凸轮Ⅰ12同步转动，凸轮Ⅰ12最高点脱离滚轮组Ⅰ10，凸轮Ⅱ9最高点向滚轮组Ⅱ3运动，同时凸轮Ⅰ12和凸轮Ⅱ9带动活塞杆2从左向右移动，此时进口单向阀14打开，一腔中间阀16与二腔中间阀17关闭，出口单向阀15打开，一腔容积变大、吸气，二腔容积变小、压气，外界气体经由进口单向阀14进入一腔，同时二腔气体经出口单向阀15进入气瓶或用户；当传动轴1转过90度时，凸轮Ⅱ9最高点接触滚轮组Ⅱ3，凸轮Ⅰ12和凸轮Ⅱ9带动活塞杆2到达最右边；传动轴1继续转动90度，凸轮Ⅰ12最高点向滚轮组Ⅰ11运动，凸轮Ⅱ9最高点脱离滚轮组Ⅱ3，同时凸轮Ⅰ12和凸轮Ⅱ9带动活塞杆2从右向左移动，此时进口单向阀14关闭，一腔中间阀16与二腔中间阀17打开，出口单向阀15关闭，一腔容积变小、压气，二腔容积变大、吸气，将一腔内气体通过一腔中间阀16和二腔中间阀17进入二腔，同时由于一腔、二腔压缩比的不同，可以实现气体的二次加压。当传动轴1转动一圈时，活塞往复运动两次，提高空气压缩机工作效率。
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。

Claims (10)

1.一种双凸轮双作用空气压缩机，包括缸体（7），缸体（7）内腔中设有活塞，活塞上设有伸出缸体（7）的活塞杆（2），其特征在于，活塞杆（2）上设有双凸轮结构，双凸轮结构与传动轴（1）连接，缸体（7）外侧设有保持架（5），保持架（5）上设有与双凸轮结构配合的滚轮结构。
2.根据权利要求1所述的双凸轮双作用空气压缩机，其特征在于，缸体（7）外侧设有进气口（6）和出气口（8）且进气口（6）和出气口（8）分别与缸体（7）内腔相连通。
3.根据权利要求1所述的双凸轮双作用空气压缩机，其特征在于，滚轮结构包括滚轮架Ⅰ（10）和滚轮架Ⅱ（4），滚轮架Ⅰ（10）和滚轮架Ⅱ（4）均与保持架（5）固定连接，滚轮架Ⅰ（10）上设有滚轮组Ⅰ（11），滚轮架Ⅱ（4）上设有滚轮组Ⅱ（3），滚轮组Ⅰ（11）与滚轮组Ⅱ（3）呈均匀交叉布置。
4.根据权利要求3所述的双凸轮双作用空气压缩机，其特征在于，滚轮组Ⅰ（11）包括1~3个滚轮，滚轮组Ⅱ（3）包括1~3个滚轮，滚轮组Ⅰ（11）的滚轮数量等于滚轮组Ⅱ（3）的滚轮数量。
5.根据权利要求3或4所述的双凸轮双作用空气压缩机，其特征在于，双凸轮结构包括凸轮Ⅰ（12）和凸轮Ⅱ（9），凸轮Ⅰ（12）和凸轮Ⅱ（9）均与活塞杆（2）固定连接，凸轮Ⅰ（12）和凸轮Ⅱ（9）均为端面凸轮且凸轮Ⅰ（12）与凸轮Ⅱ（9）相对布置，凸轮Ⅰ（12）最高点与凸轮Ⅱ（9）最低点对应。
6.根据权利要求5所述的双凸轮双作用空气压缩机，其特征在于，滚轮结构位于凸轮Ⅰ（12）和凸轮Ⅱ（9）之间，且凸轮Ⅱ（9）位于保持架（5）内。
7.根据权利要求1~4、6任一项所述的双凸轮双作用空气压缩机，其特征在于，缸体（7）内腔包括一腔和二腔，一腔和二腔分别位于活塞两侧，缸体（7）上设有通道连通一腔和二腔，通道在一腔开口处设有一腔中间阀（16），通道在二腔开口处设有二腔中间阀（17），缸体（7）进气通道设有进口单向阀（4），缸体（7）出气通道设有出口单向阀（15）。
8.根据权利要求1所述的双凸轮双作用空气压缩机，其特征在于，传动轴（1）头部为U型，U型结构通过直线轴承（13）与双凸轮结构连接。
9.根据权利要求1所述的双凸轮双作用空气压缩机，其特征在于，活塞杆（2）与双凸轮结构通过圆柱销或圆锥销固定连接。
10.根据权利要求1所述的双凸轮双作用空气压缩机，其特征在于，活塞杆（2）与缸体（7）接触位置设有密封装置。
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