适用于易燃易爆气体的气体增压装置的制作方法

本发明涉及机械技术领域，尤其涉及气体增压装置。

背景技术：

随着工业技术的发展，配置高压气瓶的设备越来越多，如氢燃料电池汽车、无人机、备用电源供氢系统，消防员背包式压缩空气供氧系统，航天动力领域氮气或氦气挤压气源系统等。为了提高气体储存结构效率，节省贮存空间，需要尽量提高气瓶工作压力，为此，必须配备气体增压设备，如气动增压泵、电动增压泵等。

现有的增压装置对易燃易爆气体进行增压时，无法实现对活塞缸的缸壁与活塞之间泄漏的气体进行集中排放，存有安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供适用于易燃易爆气体的气体增压装置，以解决上述至少一个技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

适用于易燃易爆气体的气体增压装置，包括一活塞式压缩机机体，所述活塞式压缩机机体包括一电机、活塞缸，所述电机的动力输出轴通过一将旋转运动转化为直线往复运动的传动装置连接所述活塞缸内的活塞，其特征在于，所述活塞缸内设有两个密封腔室，两个密封腔室分别为用于容置待增压气体的第一密封腔室、一用于容置从活塞缸的缸壁与活塞之间泄漏气体的第二密封腔室；

所述第一密封腔室与所述第二密封腔室分别位于活塞往复运动方向上的两侧；

所述活塞缸上设有一进气阀、一排气阀，所述进气阀与所述排气阀均与所述第一密封腔室导通；

所述活塞缸上还设有一用于排出泄漏气体的泄气口，所述泄气口与所述第二密封腔室导通。

本发明通过设有泄气口，便于实现活塞缸的缸壁与活塞之间泄漏的气体进行集中排放，安全性更加，适用于易燃易爆气体的压缩。进气阀的作用是将低压气体引入活塞缸内，而排气阀的作用是将高压气体从活塞缸内排出。当活塞缸的活塞从上止点向下止点移动时，进气阀打开，气体被吸入；当活塞缸的活塞从下止点向上止点移动时，活塞缸内被吸入的气体被压缩，压力增加，当气体的压力达到一定时，排气阀打开，高压气体排出。

所述活塞缸设有两个，两个活塞缸并排设置在支架上；

所述活塞缸设有两个，分别为第一活塞缸和第二活塞缸；

所述传动装置设有两个驱动部件，分别为第一驱动部件、第二驱动部件；

所述第一活塞缸和第二活塞缸位于所述动力输出轴的同侧；

所述第一驱动部件驱动连接第一活塞缸内的活塞；

所述第二驱动部件驱动连接第二活塞缸内的活塞；

第一驱动部件、第二驱动部件的拉伸状态相反。

本发明通过设有两个并排设置的活塞缸，保证结构紧凑性的同时，便于提高增压效率。相对于单个活塞缸在活塞往复运动的增压，工作效率提高了2倍。两个活塞缸可并联或串联使用。

本发明无需额外的驱动气源，本发明结构简单，便于运输，解决了传统电动增加泵结构复杂的问题。本发明可用于氢气(h2)、氮气(n2)、氦气(he)、空气等气体的增压。

第一活塞缸的活塞处于上止点时，第二活塞缸的活塞处于下止点；第一活塞缸的活塞处于下止点时，第二活塞缸的活塞处于上止点。便于实现一个活塞缸处于进气状态下，另一个活塞缸处于排气状态。提高了工作效率。

所述传动装置包括一转轴，所述电机的动力输出轴连接一减速器，所述减速器的动力输出轴通过一联轴器连接所述转轴；

所述第一驱动部件包括一安装在所述转轴上的第一偏心轮、与所述第一偏心轮相连的第一连杆组件，所述第一连杆组件与所述第一活塞缸内的活塞相连；

所述第二驱动部件包括一安装在所述转轴上的第二偏心轮，与所述第二偏心轮相连的第二连杆组件，所述第二连杆组件与所述第二活塞缸内的活塞相连；

所述第一偏心轮与所述第二偏心轮的偏心方向呈180°夹角。

便于通过第一偏心轮与第二偏心轮的偏心方向呈180°夹角，进而实现第一连杆组件驱动第一活塞缸内的活塞上移时，第二连杆组件驱动第二活塞缸内的活塞下移，实现第一活塞缸与第二活塞缸交替进行吸气与排气。本发明通过转轴与偏心轮构成曲轴，有别于双曲拐结构，该结构适合微型及小型压缩机结构，有利于曲轴的加工及连杆组件的安装。

所述转轴的外壁上套设有至少两个滚动轴承，所述滚动轴承的外圈固定在支架上。

便于实现转轴的固定。

所述滚动轴承设有三个，分别为第一滚动轴承、第二滚动轴承、第三滚动轴承；

在转轴的中心轴线方向上，所述转轴上依次设有第一滚动轴承、第一偏心轮、第二滚动轴承、第二偏心轮，第三滚动轴承。

通过设有三个滚动轴承使得转轴受力均匀，确保整体结构的紧凑性。

两个活塞缸并联或串联。

所述第一活塞缸的进气阀的进口端与一进气管路导通；

所述第一活塞缸的排气阀的出口端与所述第二活塞缸的进气阀的进口端通过管路导通；

所述第二活塞缸的排气阀的出口端与一出气管路导通。

进而实现两个活塞缸的串联。

所述第一活塞缸与所述第二活塞缸的进气阀的进口端均与一进气管路导通；

所述第一活塞缸与所述第二活塞缸的排气阀的出口端均与一出气管路导通。

进而实现两个活塞缸的并联。

所述第一活塞缸与所述第二活塞缸的排气阀的出口端通过所述出气管路与一高压气瓶导通。

便于将第一活塞缸与第二活塞缸增压的气体充入高压气瓶。

所述活塞缸内设有两个活塞，分别为第一活塞、第二活塞；

所述传动装置与第一活塞相连，所述第一活塞与所述第二活塞相抵；

所述第一密封腔室与所述第二密封腔室分别位于所述第二活塞的两侧。

以第一活塞的运动方向为前后，前方为远离动力输出轴侧，后方为靠近动力输出轴侧；

当电机驱动第一活塞向前运动时，第一活塞推动第二活塞向前运动；

当电机驱动第一活塞向后运动时，第二密封腔室内的气压低于第一密封腔室内的气压，第二活塞在两侧压差的作用力下，驱动第二活塞向第一活塞运动。

第一活塞的往复运动进而实现第二活塞的驱动。本发明通过第一活塞与第二活塞相抵，防止了转轴运动导致的第二活塞偏心的问题。第二活塞的运动始终为轴向。当转轴驱动第一活塞由下止点向上止点运动时，第一活塞机械推动第二活塞去压缩气体到最高压力，当到达上止点时，气体压力最高(比如说有30mpa)，排气阀打开，气体排出。这时第二密封腔室内的气压就降低了(比如降到了10mpa)，这时进气阀与排气阀都是关闭的，第一活塞由上止点被机械拉着向下止点运动，第二活塞与第一活塞由于机械断开，并不被拉着向下运动，而是靠第二密封腔室内的气压(10mpa气压)向下推动当推动到接近下止点时，第二密封腔室体积变大，10mpa的气继续降低(比如降低到2mpa),此时吸气阀打开，气体进入第二密封腔室内。重复之前的动作。

所述第一活塞的横截面面积大于第二活塞的横截面面积；

所述第一活塞的横截面所处的平面为垂直于所述第一活塞的中心轴线的平面；

所述第二活塞的内部呈中空状。

易于实现第二活塞的往复运动。

所述活塞缸的外壁上设有至少三个相互平行的散热片，相邻散热片的间距不大于1cm；

所述支架上固定有一风机，所述风机的吹风方向朝向所述活塞缸。

便于实现活塞缸的散热。气体被压缩产生的热量通过散热片以及由风机提供的强制对流带走热量。有效降低了被增压气体的温度，有利于气体的增压。

所述排气阀的出口端设有一干燥装置，所述干燥装置包括一壳体，所述壳体内设有由吸水树脂制成的吸水层，所述壳体的两端分别设有进气口、出气口，所述进气口与所述排气阀的出口端导通。

便于实现排出气体的除湿处理。经加压过的气体，气体中单位体积内的湿度会增加，影响使用。通过除湿处理，提高气体的使用效果。

所述电机的动力输出轴与减速器直连，所述减速器的动力输出轴通过联轴器连接所述转轴；

所述减速器上设有一用于插入所述电机的动力输出轴的安装孔；

所述电机与所述减速器均通过螺栓固定在支架上。

便于实现整体结构的紧凑性。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明的部分结构示意图；

图3为本发明采用图1结构的另一视角下的结构示意图；

图4为本发明转轴与活塞缸内活塞传动处的部分结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参见图1、图2、图3、图4，适用于易燃易爆气体的气体增压装置包括电机1、减速器2、联轴器3、支架4、活塞缸5、散热片6、进气阀7、螺栓8、风机9、泄气口10、第一连杆组件11、转轴12、滚动轴承13。

适用于易燃易爆气体的气体增压装置，包括一活塞式压缩机机体，活塞式压缩机机体包括一电机1、活塞缸5，电机1的动力输出轴通过一将旋转运动转化为直线往复运动的传动装置连接活塞缸5内的活塞，活塞缸5内设有两个密封腔室，两个密封腔室分别为用于容置待增压气体的第一密封腔室19、一用于容置从活塞缸5的缸壁与活塞之间泄漏气体的第二密封腔室；第一密封腔室19与第二密封腔室分别位于活塞往复运动方向上的两侧；活塞缸5上设有一进气阀7、一排气阀，进气阀7与排气阀均与第一密封腔室19导通；活塞缸5上还设有一用于排出泄漏气体的泄气口10，泄气口10与第二密封腔室导通。本发明通过设有泄气口10，便于实现活塞缸5的缸壁与活塞之间泄漏的气体进行集中排放，安全性更加，适用于易燃易爆气体的压缩。进气阀7的作用是将低压气体引入活塞缸5内，而排气阀的作用是将高压气体从活塞缸5内排出。当活塞缸5的活塞从上止点向下止点移动时，进气阀7打开，气体被吸入；当活塞缸5的活塞从下止点向上止点移动时，活塞缸5内被吸入的气体被压缩，压力增加，当气体的压力达到一定时，排气阀打开，高压气体排出。

活塞缸设有两个，两个活塞缸并排设置在支架上；活塞缸设有两个，分别为第一活塞缸和第二活塞缸；传动装置设有两个驱动部件，分别为第一驱动部件、第二驱动部件；第一活塞缸和第二活塞缸位于动力输出轴的同侧；第一驱动部件驱动连接第一活塞缸内的活塞；第二驱动部件驱动连接第二活塞缸内的活塞；第一驱动部件、第二驱动部件的拉伸状态相反。本发明通过设有两个并排设置的活塞缸，保证结构紧凑性的同时，便于提高增压效率。相对于单个活塞缸在活塞往复运动的增压，工作效率提高了2倍。两个活塞缸可并联或串联使用。

本发明无需额外的驱动气源，本发明结构简单，便于运输，解决了传统电动增加泵结构复杂的问题。本发明可用于氢气(h2)、氮气(n2)、氦气(he)、空气等气体的增压。

第一活塞缸的活塞处于上止点时，第二活塞缸的活塞处于下止点；第一活塞缸的活塞处于下止点时，第二活塞缸的活塞处于上止点。便于实现一个活塞缸处于进气状态下，另一个活塞缸处于排气状态。提高了工作效率。

传动装置包括一转轴12，电机的动力输出轴连接一减速器，减速器的动力输出轴通过一联轴器连接转轴12；第一驱动部件包括一安装在转轴12上的第一偏心轮、与第一偏心轮相连的第一连杆组件11，第一连杆组件11与第一活塞缸内的活塞相连；第二驱动部件包括一安装在转轴12上的第二偏心轮，与第二偏心轮相连的第二连杆组件，第二连杆组件与第二活塞缸内的活塞相连；第一偏心轮与第二偏心轮相对于转轴12的轴线呈180°夹角。便于通过第一偏心轮与第二偏心轮相对于转轴12的轴线呈180°夹角，进而实现第一连杆组件11驱动第一活塞缸内的活塞上移时，第二连杆组件驱动第二活塞缸内的活塞下移，实现第一活塞缸与第二活塞缸交替进行吸气与排气。

转轴12的外壁上套设有至少两个滚动轴承13，滚动轴承13的外圈固定在支架上。便于实现转轴12的固定。

滚动轴承13设有三个，分别为第一滚动轴承、第二滚动轴承、第三滚动轴承；在转轴12的中心轴线方向上，转轴12上依次设有第一滚动轴承、第一偏心轮、第二滚动轴承、第二偏心轮，第三滚动轴承。通过设有三个滚动轴承使得转轴12受力均匀，确保整体结构的紧凑性。

两个活塞缸并联或串联。

第一活塞缸的进气阀的进口端与一进气管路导通；第一活塞缸的排气阀的出口端与第二活塞缸的进气阀的进口端通过管路导通；第二活塞缸的排气阀的出口端与一出气管路导通。进而实现两个活塞缸的串联。

第一活塞缸与第二活塞缸的进气阀的进口端均与一进气管路导通；第一活塞缸与第二活塞缸的排气阀的出口端均与一出气管路导通。进而实现两个活塞缸的并联。

第一活塞缸与第二活塞缸的排气阀的出口端通过出气管路与一高压气瓶导通。便于将第一活塞缸与第二活塞缸增压的气体充入高压气瓶。

传动机构也可以选取曲轴与连杆组件。进而实现活塞的往复运动。

作为一种优选方案，第一连杆组件11包括一曲柄，曲柄包括一环状体，环状体的内壁设有滚珠；第一偏心轮的外壁上设有一用于嵌设滚珠的凹槽。以凹槽作为滚珠的滑槽，进而实现，第一偏心轮运动时，由于滚珠嵌设在凹槽内，进而实现偏心轮驱动曲柄的往复运动。或者，第一连杆组件11包括一曲柄，曲柄包括一环状体，环状体的内壁与一轴承的外壁固定相连，轴承的内壁与偏心轮相连。

参见图4，活塞缸内设有两个活塞，分别为第一活塞17、第二活塞18；传动装置与第一活塞17相连，第一活塞17与第二活塞18相抵；第一密封腔室与第二密封腔室分别位于第二活塞18的两侧。以第一活塞17的运动方向为前后，前方为远离动力输出轴侧，后方为靠近动力输出轴侧；当电机驱动第一活塞17向前运动时，第一活塞17推动第二活塞18向前运动；当电机驱动第一活塞17向后运动时，第二密封腔室内的气压低于第一密封腔室内的气压，第二活塞18在两侧压差的作用力下，驱动第二活塞18向第一活塞17运动。

当有两个活塞缸时，第一活塞17缸与第二活塞18缸结构相同。第一活塞17缸内设有两个活塞，分别为第一活塞17、第二活塞18；第一连杆组件的一端与第一偏心轮相连，第一连杆组件的另一端与第一活塞17相连，第一活塞17与第二活塞18相抵；第一密封腔室与第二密封腔室分别位于第二活塞18的两侧。以第一活塞17的运动方向为前后，前方为远离转轴侧，后方为靠近转轴侧；当电机驱动第一活塞17向前运动时，第一活塞17推动第二活塞18向前运动；当电机驱动第一活塞17向后运动时，第二密封腔室内的气压低于第一密封腔室内的气压，第二活塞18在两侧压差的作用力下，驱动第二活塞18向第一活塞17运动。

第一活塞17的往复运动进而实现第二活塞18的驱动。本发明通过第一活塞17与第二活塞18相抵，防止了转轴运动导致的第二活塞18偏心的问题。第二活塞18的运动始终为轴向。当转轴驱动第一活塞17由下止点向上止点运动时，第一活塞17机械推动第二活塞18去压缩气体到最高压力，当到达上止点时，气体压力最高(比如说有30mpa)，排气阀打开，气体排出。这时第二密封腔室内的气压就降低了(比如降到了10mpa)，这时进气阀与排气阀都是关闭的，第一活塞17由上止点被机械拉着向下止点运动，第二活塞18与第一活塞17由于机械断开，并不被拉着向下运动，而是靠第二密封腔室内的气压(10mpa气压)向下推动当推动到接近下止点时，第二密封腔室体积变大，10mpa的气继续降低(比如降低到2mpa),此时吸气阀打开，气体进入第二密封腔室内。重复之前的动作。

第一活塞17的横截面面积大于第二活塞18的横截面面积；第一活塞17的横截面所处的平面为垂直于第一活塞17的中心轴线的平面；第二活塞18的内部呈中空状。易于实现第二活塞18的往复运动。

活塞缸5的外壁上设有至少三个相互平行的散热片6，相邻散热片6的间距不大于1cm；支架4上固定有一风机9，风机9的吹风方向朝向活塞缸5。便于实现活塞缸5的散热。气体被压缩产生的热量通过散热片6以及由风机9提供的强制对流带走热量。有效降低了被增压气体的温度，有利于气体的增压。活塞缸的外壁上开设有一开口向上，且用于容置液态金属的凹槽，活塞缸上还设有一用于覆盖凹槽的钢制盖体，液态金属密封在凹槽与钢制盖体围成的空腔内；钢制盖体上设有散热片，钢制盖体的下方设有至少三个用于插入液态金属的针状换热体。便于通过液态金属实现热交换，提高散热效果。液态金属在40左右即可实现气化，气化后在液态金属经与针状换热体换热后，降温液化，液态金属重复气化与液化的过程，继而实现散热性。

排气阀的出口端设有一干燥装置，干燥装置包括一壳体，壳体内设有由吸水树脂制成的吸水层，壳体的两端分别设有进气口、出气口，进气口与排气阀的出口端导通。便于实现排出气体的除湿处理。经加压过的气体，气体中单位体积内的湿度会增加，影响使用。通过除湿处理，提高气体的使用效果。

电机1的动力输出轴与减速器2直连，减速器2的动力输出轴通过联轴器3连接转轴；减速器2上设有一用于插入电机1的动力输出轴的安装孔；电机1与减速器2均通过螺栓固定在支架4上。便于实现整体结构的紧凑性。

上止点，指的是活塞顶离转轴中心最大距离时的位置。下止点，指的是活塞顶离转轴中心最小距离时的位置。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。