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凸轮式多级压缩微型高压气泵专利

专利号:201811104115.X

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25000.00
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专利名称:凸轮式多级压缩微型高压气泵

技术领域:液体变容机械/泵

IPC主分类号:F04B25/00

申请号:CN201811104115.X

公开日:2019-10-25

说明书

一种凸轮式多级压缩微型高压气泵

技术领域

[0001] 本发明涉及一种凸轮式多级压缩微型高压气泵,属于机械行业气动元件技术领域,具体是一种能够实现多级压缩高压气泵小型化和集成化的高压气泵。

背景技术

[0002] 多级压缩高压气泵是用来提高气体压力和输送气体的机械,属于将原动机的动力能转变为气体压力能的工作机。它的种类多、用途广,有“通用机械”之称。气泵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、动力等工业领域中己成为必不可少的关键设备,其主要应用于:在化工生产过程中,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。
[0003] 由于柱塞式气泵的输出压力高,压缩比大,为更好的节约能量和散热,高压气泵都采用多级压缩。目前高压气泵的多级压缩缸是星型分布或曲轴驱动的,现有的空压机整机体积较大,不利于小型化和集成化。

发明内容

[0004] 发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种凸轮式多级压缩微型高压气泵,实现多级压缩;高压气泵采用并行的多级柱塞式结构,各级压缩缸腔体沿直线排列,以提高高压气泵的集成度,减小柱塞式多级压缩高压气泵的体积和重量。
[0005] 技术方案:为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
[0006] 一种凸轮式多级压缩微型高压气泵,包括缸体、后端盖、电机支架、电机、凸轮和压缩柱塞;电机包括电机定子和电机动子,电机定子的两端通过电机支架与缸体保持固定,电机动子套设在电机定子的外侧,凸轮套设在电机动子的外侧并与电机动子保持固定,缸体正对凸轮的一侧设置有压缩腔体,压缩柱塞安装在压缩腔体内,后端盖与缸体固定,通过后端盖密封压缩腔体,凸轮与压缩柱塞一一对应,通过电机动子的转动带动凸轮转动,通过凸轮驱动压缩柱塞在压缩腔体内往复运动。
[0007] 优选的,所述凸轮为一个以上,根据每个压缩柱塞的行程设计对应凸轮的外形轮廓。
[0008] 优选的,所述后端盖对应每个压缩腔体设置有一个配气阀。
[0009] 优选的,所述压缩柱塞中,行程最大的压缩柱塞采用弹簧回程,其余压缩柱塞采用压缩空气的压力自动回程。
[0010] 优选的,根据压缩柱塞的最大行程对压缩柱塞进行等级划分,沿电机定子的中心线方向,压缩柱塞的等级递增或递减。
[0011] 优选的,所有压缩腔体的内径均相同。
[0012] 本案提供的凸轮式多级压缩微型高压气泵,直接将凸轮设置安装在电机动子上,让凸轮随同电机动子一起转动,避免了中间结构的使用,减少了设备体积和配件的使用;更进一步的可以直接在电机动子上设计凸轮结构,让凸轮和电子动子一体成型。所有凸轮同部运动,旋转轴线一致,所有压缩柱塞/压缩腔体的中心线位置平行且在同一个平面内,以进一步的降低整个设备体积。根据整个高压气泵的压力需求,可以设计出各个压缩柱塞的行程,根据每个压缩柱塞的行程可以直接设计出凸轮的外形轮廓。在后端盖上对应每个压缩腔体设计配气阀,可以对每个压缩腔体的压力进行调节。由于最大行程压缩柱塞无法自动回程,我们设计其采用弹簧回程的方式进行回程,结构简单,回程方便,最主要的是不会增加设备体积。压缩级数可以根据需求增减。
[0013] 有益效果:本发明提供的凸轮式多级压缩微型高压气泵,可以实现对气体的多级压缩,多级压缩柱塞集成于一个缸体内,提高了结构的集成度,具有结构紧凑、体积重量小的优点,同时采用了凸轮驱动柱塞运动的方式,可以通过凸轮曲线的设计来实现柱塞运动速度的控制,提高压缩效率。采用电机转子上安装凸轮的形式,可以实现结构更加紧凑,易于实现微型化。

附图说明

[0014] 图1为本发明的结构示意图;
[0015] 图2为某一级压缩柱塞及其对应的凸轮、压缩腔体的结构剖视结构示意图;
[0016] 图3为缸体的剖视结构示意图;
[0017] 图4为缸体的端面示意图;
[0018] 图中包括:1-缸体,2-后端盖,3-电机支架,4-电机,5-凸轮,6-压缩柱塞,7-压缩腔体;
[0019] 3-1-左侧电机支架,3-2-右侧电机支架;
[0020] 4-1-电机定子,4-2-电机动子;
[0021] 5-1-一级凸轮,5-2-二级凸轮,5-3-三级凸轮;
[0022] 6-1-一级压缩柱塞,6-2-二级压缩柱塞,6-3-三级压缩柱塞;
[0023] 7-1-一级压缩腔体,7-2-二级压缩腔体,7-3-三级压缩腔体。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0025] 如图1所示为一种凸轮式多级压缩微型高压气泵,包括缸体1、后端盖2、电机支架3、电机4、凸轮5和压缩柱塞6;电机4包括电机定子4-1和电机动子4-2,电机定子4-1的两端通过电机支架3与缸体1保持固定,电机动子4-2套设在电机定子4-1的外侧,凸轮5套设在电机动子4-2的外侧并与电机动子4-2保持固定,缸体1正对凸轮5的一侧设置有压缩腔体7,压缩柱塞6安装在压缩腔体7内,后端盖2与缸体1固定,通过后端盖2密封压缩腔体7,凸轮5与压缩柱塞6一一对应,通过电机动子4-2的转动带动凸轮5转动,通过凸轮5驱动压缩柱塞6在压缩腔体7内往复运动。
[0026] 本案中,采用的电机支架3为左右对称的一组结构,包括左侧电机支架3-1和右侧电机支架3-2,通过左侧电机支架3-1和右侧电机支架3-2固定电机定子4-1的两端,使得整个设备在工作时能保证结构的稳定性。
[0027] 本案中,采用了三级压缩,设计了三个凸轮5,分别为一级凸轮5-1、二级凸轮5-2和三级凸轮5-3,对应的压缩柱塞6和压缩腔体7也都是三个。从图3和图4可以看出,压缩腔体并行设置在缸体1内,结构小巧紧凑。通过压缩柱塞6的往复运动实现吸气和排气的功能。
[0028] 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。

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