专利名称：便携式高压无油气体压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种便携式气体压缩机，尤其是涉及一种将气体压缩装入高压气瓶内的小型高压力无润滑油的便携式高压气体压缩机。
背景技术：
将气体压缩后填充到高压气瓶内，需要使用气体压缩装置。
专利号为US 6,302,107和US 5,988,165的美国专利公开了一种家庭医疗用装瓶装置。该家庭医疗用装瓶装置与特定的制氧机结合，利用电机的输出轴通过皮带多极减速，同时利用固定式汽缸和摆动式连杆，而将氧气加压到2000PSI并填充到小型氧气瓶内。
这种家庭医疗用装瓶装置存在的缺点在于；1.在驱动机构低转速、大扭矩驱动的情况下，皮带容易打滑且使用寿命短；2.同时由于时通过皮带来多极减速，减速机构复杂且体积大；以及3.由于汽缸是固定的而连杆是摆动的，所以活塞的行程受到限制，且需要导向块因此占据的空间较大。
专利号为US 5,858,062和US 5,354,361的美国专利公开了一种气动加压装置。在所述气动加压装置中，利用一大缸径的汽缸驱动两个串联的二级加压汽缸，将制氧机输出的氧气加压到2000PSI，并装入到小型氧气瓶内。
这种气动加压装置的缺点在于，所述气动加压装置的驱动周期和制氧机分子筛的变压吸附周期同步，均为同一组气阀控制。因此，气动加压装置的往复加压频率每分钟只有几次，且加压填充氧气瓶的速度只有其它同类产品的十分之一左右；同时，听述应用气动加压装置与制氧机构成为一体，共用控制阀和动力气源，与其它制氧机的兼容性差。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种便携式高压无油气体压缩机，其结构简化，工作速度快，且与制氧机的兼容性好。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种便携式高压无油气体压缩机，包括用于供入气体的进气管和用于输出气体的出气管，该便携式高压无油气体压缩机还包括基座；偏心驱动机构，其支撑于所述基座且具有能够作圆周运动的偏心轴；以及至少两往复式压缩汽缸，所述至少两往复式压缩汽缸围绕所述偏心驱动机构设置，且所述至少两往复式压缩汽缸的缸体通过单向阀和输气管串联在一起，且能够分别通过固设于所述基座上的立轴为中心在水平面上摆动一定角度，所述两往复式压缩汽缸的连杆头分别可转动地套设在所述偏心轴上，且所述至少两往复式压缩汽缸的缸径逐级变小。
根据本发明的技术构思，所述偏心驱动机构还包括无刷永磁直流电机，其具有输出轴；以及曲柄，其一端固定于所述输出轴，另一端固定于所述偏心轴。
根据本发明的技术构思，所述便携式高压无油气体压缩机还包括控制所述电机的电机控制器。
根据本发明的技术构思，所述无刷永磁直流电机位于所述基座的下方，且所述输出轴穿过所述基座中形成的通孔向上延伸。
根据本发明的技术构思，所述偏心轴的外缘套设有轴承，所述至少两往复式压缩汽缸的连杆头分别套设在所述轴承上。
根据本发明的技术构思，各所述往复式压缩汽缸的活塞的最大行程等于所述圆周的直径。
根据本发明的技术构思，所述便携式高压无油气体压缩机包括第一往复式压缩汽缸、第二往复式压缩汽缸和第三往复式压缩汽缸，所述第一往复式压缩汽缸的缸径大于所述第二往复式压缩汽缸的缸径，所述第二往复式压缩汽缸的缸径大于所述第三往复式压缩汽缸的缸径，且所述第一往复式压缩汽缸通过单向阀与所述进气管连通，所述第三往复式压缩汽缸通过单向阀与所述出气管连通，所述第一往复式压缩汽缸、所述第二往复式压缩汽缸和所述第三往复式压缩汽缸围绕所述偏心驱动机构呈放射状设置。
根据本发明的技术构思，所述便携式高压无油气体压缩机还包括与所述偏心驱动机构电连接的压力开关，在所述出气管中的气体压力达到预定值时，所述压力开关停止所述偏心驱动机构的动作。
根据本发明的技术构思，所述便携式高压无油气体压缩机还包括具有进气口和出气口的汇流板以及显示所述出气管中压力的压力表，所述压力表设置在所述汇流板中。
根据本发明的技术构思，所述便携式高压无油气体压缩机包括第一往复式压缩汽缸、第二往复式压缩汽缸、第三往复式压缩汽缸和第四往复式压缩汽缸，所述第一往复式压缩汽缸的缸径大于所述第二往复式压缩汽缸的缸径，所述第二往复式压缩汽缸的缸径大于所述第三往复式压缩汽缸的缸径，所述第三往复式压缩汽缸的缸径大于所述第四往复式压缩汽缸的缸径，且所述第一往复式压缩汽缸通过单向阀与所述进气管连通，所述第四往复式压缩汽缸通过单向阀与所述出气管连通，所述第一往复式压缩汽缸、所述第二往复式压缩汽缸、所述第三往复式压缩汽缸和所述第四往复式压缩汽缸围绕所述偏心驱动机构呈放射状设置。
本发明的优点和有益效果在于，本发明采用直流电机利用串联在一起的多级摆动式压缩汽缸来压缩气体，可以用于压缩各种气体，填充入高压气瓶内供个领域使用，且结构简单、工作速度块。
图1是根据本发明便携式高压无油气体压缩机优选实施例的剖视示意图；图2是根据本发明便携式高压无油气体压缩机优选实施例的第一工作状态示意图；图3是根据本发明便携式高压无油气体压缩机优选实施例的第二工作状态示意图；以及图4是根据本发明便携式高压无油气体压缩机优选实施例的第三工作状态示意图。
具体实施例方式
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，然而所述实施例仅为提供说明与解释之用，不能用来限制本发明的专利保护范围。
如图1-图4所示，根据本发明优选实施例的便携式高压无油气体压缩机包括基座5、位于基座5下方的盘式无刷永磁直流电机32以及位于基板5上方且呈放射状排列的第一往复式压缩汽缸10、第二往复式压缩汽缸14、第三往复式压缩汽缸27，其中第一往复式压缩汽缸10、第二往复式压缩汽缸14和第三往复式压缩汽缸27通过输气管和单向阀按序串联在一起。
基座5用于支撑第一往复式压缩汽缸10、第二往复式压缩汽缸14、第三往复式压缩汽缸27以及盘式无刷永磁直流电机32。在基座5的中央形成有通孔51。
三个往复式压缩汽缸的缸径逐级变小，即第三往复式压缩汽缸27的缸径小于第二往复式压缩汽缸14的缸径，第二往复式压缩汽缸14的缸径小于第一往复式压缩汽缸10的缸径。
盘式无刷永磁直流电机32固定在基座5的下方。盘式无刷永磁直流电机32具有输出轴23，输出轴23从基座5的下方向上穿过通孔51且露出一定长度。
在输出轴23露出的部分上固定设置有曲柄24，曲柄24的一端固定于输出轴23且另一端固设有偏心轴12。
根据上述结构，在盘式无刷永磁直流电机32通电后开始动作时，输出轴23转动，从而带动曲柄24转动，曲柄24的转动又带动偏心轴12围绕输出轴23沿圆周A转动(见图2至图4)，其无需减速机构，因而可以简化产品的整体结构。另外，由于直流电机可以无级变速，因此可以方便的调整多个往复式压缩汽缸的工作速度。
这样，盘式无刷永磁直流电机32、曲柄24和偏心轴12共同组成了一个用于驱动往复式压缩汽缸的偏心驱动机构。当然，本发明的偏心驱动机构并不以上述实施例为限，只要能够以使偏心轴12作圆周运动来驱动往复式压缩汽缸，就落入本发明的专利保护范围。
如图1所示，偏心轴12的外周套设有滚针轴承17，在滚针轴承17的外周可转动地套设有连杆头11、连杆头18和连杆头19，连杆头11、连杆头18和连杆头19从上往下排列。
第一往复式压缩汽缸10包括缸体100和连杆9，连杆9的一端固定于连杆头11另一端连接活塞7。第一往复式压缩汽缸10可以固定在基座5上的立轴4为中心在水平面内进行一定角度的摆动。第一往复式压缩汽缸10与进气管2连通，且在第一往复式压缩汽缸10与进气管2之间设置有单向阀3，使得气体只能从进气管2进入第一往复式压缩汽缸10而不能从第一往复式压缩汽缸10回到进气管2中。
第二往复式压缩汽缸14包括缸体140和连杆13，连杆13的一端固定于连杆头18且另一端设置有活塞15。第二往复式压缩汽缸14可以固定在基座5上的立轴21为中心在水平面内进行一定角度的。第二往复式压缩汽缸14通过软管8与第一往复式压缩汽缸10连通，且在第二往复式压缩汽缸14与第一往复式压缩汽缸10之间设置有单向阀6和单向阀16，使得被压缩的气体只能从第一往复式压缩汽缸10进入第二往复式压缩汽缸14而不能从第二往复式压缩汽缸14回到第一往复式压缩汽缸10中。
第三往复式压缩汽缸27包括缸体270和连杆25，连杆25的一端固定于连杆头19另一端设置有活塞26。第三往复式压缩汽缸27可以固定在基座5上的立轴30为中心在水平面内进行一定角度的。第三往复式压缩汽缸27通过软管28与第二往复式压缩汽缸14连通，且在第三往复式压缩汽缸27和第二往复式压缩汽缸14之间设置有单向阀22和单向阀29，使得经压缩的气体只能从第二往复式压缩汽缸14进入第三往复式压缩汽缸27而不能从第三往复式压缩汽缸27回到第二往复式压缩汽缸14中。第三往复式压缩汽缸27还与出气管36连通使得被压缩的气体可以排出，且在第三往复式压缩汽缸27与出气管36之间设置有单向阀35，使得经压缩的气体只能从第三往复式压缩汽缸27流向出气管36。
第一往复式压缩汽缸10、第二往复式压缩汽缸14和第三往复式压缩汽缸27优选设置为各自活塞的最大行程为所述圆周A的直径，这样能够确保气体在各级汽缸中得到充分的压缩。
本发明的便携式高压无油气体压缩机还可以包括电机控制器33，电机控制器33与直流电源31电连接以根据需要控制盘式无刷永磁直流电机32的转速和工作时间。电机控制器33可以安装在基座5的下方。
本发明的便携式高压无油气体压缩机还可以包括汇流板37，在汇流板37中设置有进气口1、出气口40、压力表39和压力开关38。压力表39用于检测输出的高压气体的压力，经压缩的高压气体经过出气口40输出以填充入高压气瓶。压力开关38与电机控制器33电连接并被调整成预定的压力值，当从第三往复式压缩汽缸27输出的气体压力达到设定压力值时，压力开关38向电机控制器33发出信号，使得电机32停止工作，从而停止各往复式压缩汽缸的工作。
上述实施例中设置有三个往复式压缩汽缸，但是本发明并不以此为限，根据对压缩后气体压力的实际需要，本发明的便携式高压无油气体压缩机可以包括两个往复式压缩汽缸、四个往复式压缩汽缸或者四个以上的往复式压缩汽缸，其中往复式压缩汽缸的缸径逐渐变小。
例如，根据本发明的另一实施例，除具有上述实施例的结构以外，本发明的便携式高压无油气体压缩机还包括通过输气管和单向阀与第三往复式压缩汽缸27串联在一起的第四往复式压缩汽缸(未示出)，所述第四往复式压缩汽缸的缸径小于所述第三往复式压缩汽缸27的缸径，且所述第四往复式压缩汽缸通过单向阀与所述出气管连通，且第一往复式压缩汽缸、第二往复式压缩汽缸、第三往复式压缩汽缸和第四往复式压缩汽缸围绕所述偏心驱动机构呈放射状设置。
下面将参考附图对本发明便携式高压无油气体压缩机的工作原理进行简单描述。
电机控制器33控制电机31开始工作，电机31的输出轴23开始转动从而带动曲柄24转动，曲柄24的转动带动偏心轴12作圆周运动(如图2-图4所示，偏心轴12的运动轨迹为虚线圆A)。
当偏心轴12作轨迹为虚线圆A的圆周运动时，通过滚针轴承17套设在偏心轴12上的连杆头11、连杆头18和连杆头19也会跟着偏心轴12一起作圆周运动，从而连杆头11会带动连杆9和活塞7在缸体100内作往复运动，连杆头18会带动连杆13和活塞15在在缸体140内作往复运动，连杆头19会带动连杆25和活塞26在缸体270内作往复运动。
在活塞在缸体中往复运动的同时，第一往复式压缩汽缸10、第二往复式压缩汽缸14和第三往复式压缩汽缸27均围绕着各自的立轴进行摆动。与现有技术中缸体固定活塞在固定式缸体中摇摆的往复式压缩汽缸相比，本发明所使用的这种摇摆式往复式压缩汽缸，其活塞的行程和缸体的缸径不受限制，使得小直径缸体和大行程活塞成为可能。
如图2所示，当活塞7向缸体100的尾部运动时，从进气管2进入的气体被压缩，压缩的气体通过单向阀6、软管8和单向阀16向第二往复式压缩汽缸14的缸体140流动。
如图3所示，随着偏心轴12的进一步转动，活塞15向缸体140的尾部运动，气体被进一步压缩，且压缩后的气体通过单向阀22、软管28和单向阀29向第三往复式压缩汽缸27的缸体270流动。
如图4所示，随着偏心轴12的进一步转动，活塞26向第三往复式压缩汽缸27的缸体270运动，气体内再一次压缩，且被压缩的气体经过单向阀35向出气管36流动。
这样，第一往复式压缩汽缸10、第二往复式压缩汽缸14和第三往复式压缩汽缸27就通过软管和单向阀串联在一起。
流动到出气管35中的气体向汇流板37流动。当压力达到压力开关38所设定的预定值时，压力开关38向电机控制器33发出信号，控制第一往复式压缩汽缸10、第二往复式压缩汽缸14和第三往复式压缩汽缸27停止动作，从而停止气体的压缩。
权利要求
1.一种便携式高压无油气体压缩机，包括用于供入气体的进气管和用于输出气体的出气管，其特征在于，该便携式高压无油气体压缩机还包括基座；偏心驱动机构，其支撑于所述基座且具有能够作圆周运动的偏心轴；以及至少两往复式压缩汽缸，所述至少两往复式压缩汽缸围绕所述偏心驱动机构设置，且所述至少两往复式压缩汽缸的缸体通过单向阀和输气管串联在一起，且能够分别以固设于所述基座上的立轴为中心在水平面上摆动一定角度，所述两往复式压缩汽缸的连杆头分别可转动地套设在所述偏心轴上，且所述至少两往复式压缩汽缸的缸径逐级变小。
2.如权利要求1所述的便携式高压无油气体压缩机，其中所述偏心驱动机构还包括无刷永磁直流电机，其具有输出轴；以及曲柄，其一端固定于所述输出轴，另一端固定于所述偏心轴。
3.如权利要求2所述的便携式高压无油气体压缩机，其中所述便携式高压无油气体压缩机还包括控制所述电机的电机控制器。
4.如权利要求2所述的便携式高压无油气体压缩机，其中所述无刷永磁直流电机位于所述基座的下方，且所述输出轴穿过所述基座中形成的通孔向上延伸。
5.如权利要求2所述的便携式高压无油气体压缩机，其中所述偏心轴的外缘套设有轴承，所述至少两往复式压缩汽缸的连杆头分别套设在所述轴承上。
6.如权利要求1所述的任一种便携式高压无油气体压缩机，其中各所述往复式压缩汽缸的活塞的最大行程等于所述圆周的直径。
7.如权利要求1-6所述的任一种便携式高压无油气体压缩机，其中所述便携式高压无油气体压缩机包括第一往复式压缩汽缸、第二往复式压缩汽缸和第三往复式压缩汽缸，所述第一往复式压缩汽缸的缸径大于所述第二往复式压缩汽缸的缸径，所述第二往复式压缩汽缸的缸径大于所述第三往复式压缩汽缸的缸径，且所述第一往复式压缩汽缸通过单向阀与所述进气管连通，所述第三往复式压缩汽缸通过单向阀与所述出气管连通，所述第一往复式压缩汽缸、所述第二往复式压缩汽缸和所述第三往复式压缩汽缸围绕所述偏心驱动机构呈放射状设置。
8.如权利要求1-6所述的任一种便携式高压无油气体压缩机，其中所述便携式高压无油气体压缩机还包括与所述偏心驱动机构电连接的压力开关，在所述出气管中的气体压力达到预定值时，所述压力开关停止所述偏心驱动机构的动作。
9.如权利要求1-6所述的任一种便携式高压无油气体压缩机，其中所述便携式高压无油气体压缩机还包括具有进气口和出气口的汇流板以及显示所述出气管中压力的压力表，所述压力表设置在所述汇流板中。
10.如权利要求1-6所述的任一种便携式高压无油气体压缩机，其中所述便携式高压无油气体压缩机包括第一往复式压缩汽缸、第二往复式压缩汽缸、第三往复式压缩汽缸和第四往复式压缩汽缸，所述第一往复式压缩汽缸的缸径大于所述第二往复式压缩汽缸的缸径，所述第二往复式压缩汽缸的缸径大于所述第三往复式压缩汽缸的缸径，所述第三往复式压缩汽缸的缸径大于所述第四往复式压缩汽缸的缸径，且所述第一往复式压缩汽缸通过单向阀与所述进气管连通，所述第四往复式压缩汽缸通过单向阀与所述出气管连通，所述第一往复式压缩汽缸、所述第二往复式压缩汽缸、所述第三往复式压缩汽缸和所述第四往复式压缩汽缸围绕所述偏心驱动机构呈放射状设置。
全文摘要
一种便携式高压无油气体压缩机，包括用于供入气体的进气管和用于输出气体的出气管，且还包括基座；偏心驱动机构，其支撑于所述基座且具有能够作圆周运动的偏心轴；以及至少两往复式压缩汽缸，所述至少两往复式压缩汽缸围绕所述偏心驱动机构设置，且所述至少两往复式压缩汽缸的缸体通过单向阀和输气管串联在一起，且能够分别以固设于所述基座上的立轴为中心在水平面上摆动一定角度，所述两往复式压缩汽缸的连杆头分别可转动地套设在所述偏心轴上，且所述至少两往复式压缩汽缸的缸径逐级变小。本发明的便携式高压无油气体压缩机可以用于压缩各种气体，填充入高压气瓶内供各领域使用，且具有结构简单、工作速度快的特点。
文档编号F04B41/00GK101070833SQ20071012630
公开日2007年11月14日 申请日期2007年6月29日 优先权日2007年6月29日
发明者郑镇邦 申请人:桂枝实业公司