可攜式高壓無油氣體壓縮機的製作方法
2023-05-19 15:56:46
專利名稱：可攜式高壓無油氣體壓縮機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可攜式氣體壓縮機，尤其是涉及一種將氣體壓縮裝入高壓氣瓶內的小型高壓力無潤滑油的可攜式高壓氣體壓縮機。
背景技術：
將氣體壓縮後填充到高壓氣瓶內，需要使用氣體壓縮裝置。
專利號為US 6,302,107和US 5,988,165的美國專利公開了一種家庭醫療用裝瓶裝置。該家庭醫療用裝瓶裝置與特定的制氧機結合，利用電機的輸出軸通過皮帶多極減速，同時利用固定式汽缸和擺動式連杆，而將氧氣加壓到2000PSI並填充到小型氧氣瓶內。
這種家庭醫療用裝瓶裝置存在的缺點在於；1.在驅動機構低轉速、大扭矩驅動的情況下，皮帶容易打滑且使用壽命短；2.同時由於時通過皮帶來多極減速，減速機構複雜且體積大；以及3.由於汽缸是固定的而連杆是擺動的，所以活塞的行程受到限制，且需要導向塊因此佔據的空間較大。
專利號為US 5,858,062和US 5,354,361的美國專利公開了一種氣動加壓裝置。在所述氣動加壓裝置中，利用一大缸徑的汽缸驅動兩個串聯的二級加壓汽缸，將制氧機輸出的氧氣加壓到2000PSI，並裝入到小型氧氣瓶內。
這種氣動加壓裝置的缺點在於，所述氣動加壓裝置的驅動周期和制氧機分子篩的變壓吸附周期同步，均為同一組氣閥控制。因此，氣動加壓裝置的往復加壓頻率每分鐘只有幾次，且加壓填充氧氣瓶的速度只有其它同類產品的十分之一左右；同時，聽述應用氣動加壓裝置與制氧機構成為一體，共用控制閥和動力氣源，與其它制氧機的兼容性差。
發明內容
鑑於現有技術中存在的上述問題，本發明的目的是提供一種可攜式高壓無油氣體壓縮機，其結構簡化，工作速度快，且與制氧機的兼容性好。
為實現本發明的上述目的，本發明提供了一種可攜式高壓無油氣體壓縮機，包括用於供入氣體的進氣管和用於輸出氣體的出氣管，該可攜式高壓無油氣體壓縮機還包括基座；偏心驅動機構，其支撐於所述基座且具有能夠作圓周運動的偏心軸；以及至少兩往復式壓縮汽缸，所述至少兩往復式壓縮汽缸圍繞所述偏心驅動機構設置，且所述至少兩往復式壓縮汽缸的缸體通過單向閥和輸氣管串聯在一起，且能夠分別通過固設於所述基座上的立軸為中心在水平面上擺動一定角度，所述兩往復式壓縮汽缸的連桿頭分別可轉動地套設在所述偏心軸上，且所述至少兩往復式壓縮汽缸的缸徑逐級變小。
根據本發明的技術構思，所述偏心驅動機構還包括無刷永磁直流電機，其具有輸出軸；以及曲柄，其一端固定於所述輸出軸，另一端固定於所述偏心軸。
根據本發明的技術構思，所述可攜式高壓無油氣體壓縮機還包括控制所述電機的電機控制器。
根據本發明的技術構思，所述無刷永磁直流電機位於所述基座的下方，且所述輸出軸穿過所述基座中形成的通孔向上延伸。
根據本發明的技術構思，所述偏心軸的外緣套設有軸承，所述至少兩往復式壓縮汽缸的連桿頭分別套設在所述軸承上。
根據本發明的技術構思，各所述往復式壓縮汽缸的活塞的最大行程等於所述圓周的直徑。
根據本發明的技術構思，所述可攜式高壓無油氣體壓縮機包括第一往復式壓縮汽缸、第二往復式壓縮汽缸和第三往復式壓縮汽缸，所述第一往復式壓縮汽缸的缸徑大於所述第二往復式壓縮汽缸的缸徑，所述第二往復式壓縮汽缸的缸徑大於所述第三往復式壓縮汽缸的缸徑，且所述第一往復式壓縮汽缸通過單向閥與所述進氣管連通，所述第三往復式壓縮汽缸通過單向閥與所述出氣管連通，所述第一往復式壓縮汽缸、所述第二往復式壓縮汽缸和所述第三往復式壓縮汽缸圍繞所述偏心驅動機構呈放射狀設置。
根據本發明的技術構思，所述可攜式高壓無油氣體壓縮機還包括與所述偏心驅動機構電連接的壓力開關，在所述出氣管中的氣體壓力達到預定值時，所述壓力開關停止所述偏心驅動機構的動作。
根據本發明的技術構思，所述可攜式高壓無油氣體壓縮機還包括具有進氣口和出氣口的匯流板以及顯示所述出氣管中壓力的壓力表，所述壓力表設置在所述匯流板中。
根據本發明的技術構思，所述可攜式高壓無油氣體壓縮機包括第一往復式壓縮汽缸、第二往復式壓縮汽缸、第三往復式壓縮汽缸和第四往復式壓縮汽缸，所述第一往復式壓縮汽缸的缸徑大於所述第二往復式壓縮汽缸的缸徑，所述第二往復式壓縮汽缸的缸徑大於所述第三往復式壓縮汽缸的缸徑，所述第三往復式壓縮汽缸的缸徑大於所述第四往復式壓縮汽缸的缸徑，且所述第一往復式壓縮汽缸通過單向閥與所述進氣管連通，所述第四往復式壓縮汽缸通過單向閥與所述出氣管連通，所述第一往復式壓縮汽缸、所述第二往復式壓縮汽缸、所述第三往復式壓縮汽缸和所述第四往復式壓縮汽缸圍繞所述偏心驅動機構呈放射狀設置。
本發明的優點和有益效果在於，本發明採用直流電機利用串聯在一起的多級擺動式壓縮汽缸來壓縮氣體，可以用於壓縮各種氣體，填充入高壓氣瓶內供個領域使用，且結構簡單、工作速度塊。
圖1是根據本發明可攜式高壓無油氣體壓縮機優選實施例的剖視示意圖；圖2是根據本發明可攜式高壓無油氣體壓縮機優選實施例的第一工作狀態示意圖；圖3是根據本發明可攜式高壓無油氣體壓縮機優選實施例的第二工作狀態示意圖；以及圖4是根據本發明可攜式高壓無油氣體壓縮機優選實施例的第三工作狀態示意圖。
具體實施例方式
為了進一步說明本發明的原理和結構，現結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明，然而所述實施例僅為提供說明與解釋之用，不能用來限制本發明的專利保護範圍。
如圖1-圖4所示，根據本發明優選實施例的可攜式高壓無油氣體壓縮機包括基座5、位於基座5下方的盤式無刷永磁直流電機32以及位於基板5上方且呈放射狀排列的第一往復式壓縮汽缸10、第二往復式壓縮汽缸14、第三往復式壓縮汽缸27，其中第一往復式壓縮汽缸10、第二往復式壓縮汽缸14和第三往復式壓縮汽缸27通過輸氣管和單向閥按序串聯在一起。
基座5用於支撐第一往復式壓縮汽缸10、第二往復式壓縮汽缸14、第三往復式壓縮汽缸27以及盤式無刷永磁直流電機32。在基座5的中央形成有通孔51。
三個往復式壓縮汽缸的缸徑逐級變小，即第三往復式壓縮汽缸27的缸徑小於第二往復式壓縮汽缸14的缸徑，第二往復式壓縮汽缸14的缸徑小於第一往復式壓縮汽缸10的缸徑。
盤式無刷永磁直流電機32固定在基座5的下方。盤式無刷永磁直流電機32具有輸出軸23，輸出軸23從基座5的下方向上穿過通孔51且露出一定長度。
在輸出軸23露出的部分上固定設置有曲柄24，曲柄24的一端固定於輸出軸23且另一端固設有偏心軸12。
根據上述結構，在盤式無刷永磁直流電機32通電後開始動作時，輸出軸23轉動，從而帶動曲柄24轉動，曲柄24的轉動又帶動偏心軸12圍繞輸出軸23沿圓周A轉動(見圖2至圖4)，其無需減速機構，因而可以簡化產品的整體結構。另外，由於直流電機可以無級變速，因此可以方便的調整多個往復式壓縮汽缸的工作速度。
這樣，盤式無刷永磁直流電機32、曲柄24和偏心軸12共同組成了一個用於驅動往復式壓縮汽缸的偏心驅動機構。當然，本發明的偏心驅動機構並不以上述實施例為限，只要能夠以使偏心軸12作圓周運動來驅動往復式壓縮汽缸，就落入本發明的專利保護範圍。
如圖1所示，偏心軸12的外周套設有滾針軸承17，在滾針軸承17的外周可轉動地套設有連桿頭11、連桿頭18和連桿頭19，連桿頭11、連桿頭18和連桿頭19從上往下排列。
第一往復式壓縮汽缸10包括缸體100和連杆9，連杆9的一端固定於連桿頭11另一端連接活塞7。第一往復式壓縮汽缸10可以固定在基座5上的立軸4為中心在水平面內進行一定角度的擺動。第一往復式壓縮汽缸10與進氣管2連通，且在第一往復式壓縮汽缸10與進氣管2之間設置有單向閥3，使得氣體只能從進氣管2進入第一往復式壓縮汽缸10而不能從第一往復式壓縮汽缸10回到進氣管2中。
第二往復式壓縮汽缸14包括缸體140和連杆13，連杆13的一端固定於連桿頭18且另一端設置有活塞15。第二往復式壓縮汽缸14可以固定在基座5上的立軸21為中心在水平面內進行一定角度的。第二往復式壓縮汽缸14通過軟管8與第一往復式壓縮汽缸10連通，且在第二往復式壓縮汽缸14與第一往復式壓縮汽缸10之間設置有單向閥6和單向閥16，使得被壓縮的氣體只能從第一往復式壓縮汽缸10進入第二往復式壓縮汽缸14而不能從第二往復式壓縮汽缸14回到第一往復式壓縮汽缸10中。
第三往復式壓縮汽缸27包括缸體270和連杆25，連杆25的一端固定於連桿頭19另一端設置有活塞26。第三往復式壓縮汽缸27可以固定在基座5上的立軸30為中心在水平面內進行一定角度的。第三往復式壓縮汽缸27通過軟管28與第二往復式壓縮汽缸14連通，且在第三往復式壓縮汽缸27和第二往復式壓縮汽缸14之間設置有單向閥22和單向閥29，使得經壓縮的氣體只能從第二往復式壓縮汽缸14進入第三往復式壓縮汽缸27而不能從第三往復式壓縮汽缸27回到第二往復式壓縮汽缸14中。第三往復式壓縮汽缸27還與出氣管36連通使得被壓縮的氣體可以排出，且在第三往復式壓縮汽缸27與出氣管36之間設置有單向閥35，使得經壓縮的氣體只能從第三往復式壓縮汽缸27流向出氣管36。
第一往復式壓縮汽缸10、第二往復式壓縮汽缸14和第三往復式壓縮汽缸27優選設置為各自活塞的最大行程為所述圓周A的直徑，這樣能夠確保氣體在各級汽缸中得到充分的壓縮。
本發明的可攜式高壓無油氣體壓縮機還可以包括電機控制器33，電機控制器33與直流電源31電連接以根據需要控制盤式無刷永磁直流電機32的轉速和工作時間。電機控制器33可以安裝在基座5的下方。
本發明的可攜式高壓無油氣體壓縮機還可以包括匯流板37，在匯流板37中設置有進氣口1、出氣口40、壓力表39和壓力開關38。壓力表39用於檢測輸出的高壓氣體的壓力，經壓縮的高壓氣體經過出氣口40輸出以填充入高壓氣瓶。壓力開關38與電機控制器33電連接並被調整成預定的壓力值，當從第三往復式壓縮汽缸27輸出的氣體壓力達到設定壓力值時，壓力開關38向電機控制器33發出信號，使得電機32停止工作，從而停止各往復式壓縮汽缸的工作。
上述實施例中設置有三個往復式壓縮汽缸，但是本發明並不以此為限，根據對壓縮後氣體壓力的實際需要，本發明的可攜式高壓無油氣體壓縮機可以包括兩個往復式壓縮汽缸、四個往復式壓縮汽缸或者四個以上的往復式壓縮汽缸，其中往復式壓縮汽缸的缸徑逐漸變小。
例如，根據本發明的另一實施例，除具有上述實施例的結構以外，本發明的可攜式高壓無油氣體壓縮機還包括通過輸氣管和單向閥與第三往復式壓縮汽缸27串聯在一起的第四往復式壓縮汽缸(未示出)，所述第四往復式壓縮汽缸的缸徑小於所述第三往復式壓縮汽缸27的缸徑，且所述第四往復式壓縮汽缸通過單向閥與所述出氣管連通，且第一往復式壓縮汽缸、第二往復式壓縮汽缸、第三往復式壓縮汽缸和第四往復式壓縮汽缸圍繞所述偏心驅動機構呈放射狀設置。
下面將參考附圖對本發明可攜式高壓無油氣體壓縮機的工作原理進行簡單描述。
電機控制器33控制電機31開始工作，電機31的輸出軸23開始轉動從而帶動曲柄24轉動，曲柄24的轉動帶動偏心軸12作圓周運動(如圖2-圖4所示，偏心軸12的運動軌跡為虛線圓A)。
當偏心軸12作軌跡為虛線圓A的圓周運動時，通過滾針軸承17套設在偏心軸12上的連桿頭11、連桿頭18和連桿頭19也會跟著偏心軸12一起作圓周運動，從而連桿頭11會帶動連杆9和活塞7在缸體100內作往復運動，連桿頭18會帶動連杆13和活塞15在在缸體140內作往復運動，連桿頭19會帶動連杆25和活塞26在缸體270內作往復運動。
在活塞在缸體中往復運動的同時，第一往復式壓縮汽缸10、第二往復式壓縮汽缸14和第三往復式壓縮汽缸27均圍繞著各自的立軸進行擺動。與現有技術中缸體固定活塞在固定式缸體中搖擺的往復式壓縮汽缸相比，本發明所使用的這種搖擺式往復式壓縮汽缸，其活塞的行程和缸體的缸徑不受限制，使得小直徑缸體和大行程活塞成為可能。
如圖2所示，當活塞7向缸體100的尾部運動時，從進氣管2進入的氣體被壓縮，壓縮的氣體通過單向閥6、軟管8和單向閥16向第二往復式壓縮汽缸14的缸體140流動。
如圖3所示，隨著偏心軸12的進一步轉動，活塞15向缸體140的尾部運動，氣體被進一步壓縮，且壓縮後的氣體通過單向閥22、軟管28和單向閥29向第三往復式壓縮汽缸27的缸體270流動。
如圖4所示，隨著偏心軸12的進一步轉動，活塞26向第三往復式壓縮汽缸27的缸體270運動，氣體內再一次壓縮，且被壓縮的氣體經過單向閥35向出氣管36流動。
這樣，第一往復式壓縮汽缸10、第二往復式壓縮汽缸14和第三往復式壓縮汽缸27就通過軟管和單向閥串聯在一起。
流動到出氣管35中的氣體向匯流板37流動。當壓力達到壓力開關38所設定的預定值時，壓力開關38向電機控制器33發出信號，控制第一往復式壓縮汽缸10、第二往復式壓縮汽缸14和第三往復式壓縮汽缸27停止動作，從而停止氣體的壓縮。
權利要求
1.一種可攜式高壓無油氣體壓縮機，包括用於供入氣體的進氣管和用於輸出氣體的出氣管，其特徵在於，該可攜式高壓無油氣體壓縮機還包括基座；偏心驅動機構，其支撐於所述基座且具有能夠作圓周運動的偏心軸；以及至少兩往復式壓縮汽缸，所述至少兩往復式壓縮汽缸圍繞所述偏心驅動機構設置，且所述至少兩往復式壓縮汽缸的缸體通過單向閥和輸氣管串聯在一起，且能夠分別以固設於所述基座上的立軸為中心在水平面上擺動一定角度，所述兩往復式壓縮汽缸的連桿頭分別可轉動地套設在所述偏心軸上，且所述至少兩往復式壓縮汽缸的缸徑逐級變小。
2.如權利要求1所述的可攜式高壓無油氣體壓縮機，其中所述偏心驅動機構還包括無刷永磁直流電機，其具有輸出軸；以及曲柄，其一端固定於所述輸出軸，另一端固定於所述偏心軸。
3.如權利要求2所述的可攜式高壓無油氣體壓縮機，其中所述可攜式高壓無油氣體壓縮機還包括控制所述電機的電機控制器。
4.如權利要求2所述的可攜式高壓無油氣體壓縮機，其中所述無刷永磁直流電機位於所述基座的下方，且所述輸出軸穿過所述基座中形成的通孔向上延伸。
5.如權利要求2所述的可攜式高壓無油氣體壓縮機，其中所述偏心軸的外緣套設有軸承，所述至少兩往復式壓縮汽缸的連桿頭分別套設在所述軸承上。
6.如權利要求1所述的任一種可攜式高壓無油氣體壓縮機，其中各所述往復式壓縮汽缸的活塞的最大行程等於所述圓周的直徑。
7.如權利要求1-6所述的任一種可攜式高壓無油氣體壓縮機，其中所述可攜式高壓無油氣體壓縮機包括第一往復式壓縮汽缸、第二往復式壓縮汽缸和第三往復式壓縮汽缸，所述第一往復式壓縮汽缸的缸徑大於所述第二往復式壓縮汽缸的缸徑，所述第二往復式壓縮汽缸的缸徑大於所述第三往復式壓縮汽缸的缸徑，且所述第一往復式壓縮汽缸通過單向閥與所述進氣管連通，所述第三往復式壓縮汽缸通過單向閥與所述出氣管連通，所述第一往復式壓縮汽缸、所述第二往復式壓縮汽缸和所述第三往復式壓縮汽缸圍繞所述偏心驅動機構呈放射狀設置。
8.如權利要求1-6所述的任一種可攜式高壓無油氣體壓縮機，其中所述可攜式高壓無油氣體壓縮機還包括與所述偏心驅動機構電連接的壓力開關，在所述出氣管中的氣體壓力達到預定值時，所述壓力開關停止所述偏心驅動機構的動作。
9.如權利要求1-6所述的任一種可攜式高壓無油氣體壓縮機，其中所述可攜式高壓無油氣體壓縮機還包括具有進氣口和出氣口的匯流板以及顯示所述出氣管中壓力的壓力表，所述壓力表設置在所述匯流板中。
10.如權利要求1-6所述的任一種可攜式高壓無油氣體壓縮機，其中所述可攜式高壓無油氣體壓縮機包括第一往復式壓縮汽缸、第二往復式壓縮汽缸、第三往復式壓縮汽缸和第四往復式壓縮汽缸，所述第一往復式壓縮汽缸的缸徑大於所述第二往復式壓縮汽缸的缸徑，所述第二往復式壓縮汽缸的缸徑大於所述第三往復式壓縮汽缸的缸徑，所述第三往復式壓縮汽缸的缸徑大於所述第四往復式壓縮汽缸的缸徑，且所述第一往復式壓縮汽缸通過單向閥與所述進氣管連通，所述第四往復式壓縮汽缸通過單向閥與所述出氣管連通，所述第一往復式壓縮汽缸、所述第二往復式壓縮汽缸、所述第三往復式壓縮汽缸和所述第四往復式壓縮汽缸圍繞所述偏心驅動機構呈放射狀設置。
全文摘要
一種可攜式高壓無油氣體壓縮機，包括用於供入氣體的進氣管和用於輸出氣體的出氣管，且還包括基座；偏心驅動機構，其支撐於所述基座且具有能夠作圓周運動的偏心軸；以及至少兩往復式壓縮汽缸，所述至少兩往復式壓縮汽缸圍繞所述偏心驅動機構設置，且所述至少兩往復式壓縮汽缸的缸體通過單向閥和輸氣管串聯在一起，且能夠分別以固設於所述基座上的立軸為中心在水平面上擺動一定角度，所述兩往復式壓縮汽缸的連桿頭分別可轉動地套設在所述偏心軸上，且所述至少兩往復式壓縮汽缸的缸徑逐級變小。本發明的可攜式高壓無油氣體壓縮機可以用於壓縮各種氣體，填充入高壓氣瓶內供各領域使用，且具有結構簡單、工作速度快的特點。
文檔編號F04B41/00GK101070833SQ20071012630
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月29日 優先權日2007年6月29日
發明者鄭鎮邦 申請人:桂枝實業公司