專利名稱：壓比無級(jí)可調(diào)的小排量壓氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小排量壓氣裝置，尤其是一種壓比無級(jí)可調(diào)的小排量壓氣裝置，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域內(nèi)的壓縮機(jī)技術(shù)。
背景技術(shù)：
在工程實(shí)踐中，有時(shí)需要壓氣機(jī)的排量非常小、壓比非常高、而且壓比可以無級(jí)可調(diào)。此外，工程上也會(huì)對(duì)壓氣機(jī)的體積和結(jié)構(gòu)的緊湊、輕便有較高的要求，以便在狹小的空間布置和運(yùn)轉(zhuǎn)。已有技術(shù)中，專利號(hào)為200420079298.1的“一種手持式壓氣機(jī)”實(shí)用新型專利，是一種小型的、用手拉動(dòng)扳桿以推動(dòng)活塞的便攜式壓氣機(jī)，壓比很低，不能變化，只能用于機(jī)件上灰塵的清理。專利號(hào)為92112066.4的“一種隙囊具有可變?nèi)莘e的壓氣機(jī)和改變?cè)撓赌业难b置”發(fā)明專利，是用調(diào)整中心螺栓的往復(fù)以改變隙囊容積的壓氣機(jī)，可以方便地微調(diào)進(jìn)、排氣閥的位置，但不能改變壓氣機(jī)的壓比。在文獻(xiàn)提供的資料中，沒有關(guān)于小排量、變壓比壓氣機(jī)的內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種壓比無級(jí)可調(diào)的小排量壓氣裝置。該裝置特別適用于輸氣量很小，壓縮后要求達(dá)到很高壓力、壓比能在某個(gè)范圍內(nèi)變化的工況。在本發(fā)明的裝置中，壓氣機(jī)本身體積非常小巧、輕便，輔助的器件也很精簡(jiǎn)，依靠控制系統(tǒng)的作用，使整個(gè)裝置協(xié)調(diào)一致地完成工作。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明包括低壓筒、壓氣機(jī)、高壓?jiǎn)卧⒖刂破?、送氣閥、來氣閥、進(jìn)氣閥、排氣閥。其中，高壓?jiǎn)卧ˋ高壓筒、B高壓筒、C高壓筒、D高壓筒、A電動(dòng)蝶閥、B電動(dòng)蝶閥、C電動(dòng)蝶閥、壓力傳感器、輸入氣閥、輸出氣閥。
來氣閥安裝在低壓筒的進(jìn)氣口處，送氣閥安裝在低壓筒的出氣口處，進(jìn)氣閥安裝在壓氣機(jī)的進(jìn)氣口處，排氣閥安裝在壓氣機(jī)的出氣口處，輸入氣閥安裝在A高壓筒的進(jìn)氣口處，輸出氣閥安裝在A高壓筒的一個(gè)出氣口處，壓力傳感器安裝在A高壓筒的內(nèi)壁面上，A電動(dòng)蝶閥安裝在A高壓筒的另一個(gè)出氣口和B高壓筒的進(jìn)氣口之間，B電動(dòng)蝶閥安裝在B高壓筒的出氣口和C高壓筒的進(jìn)氣口之間，C電動(dòng)蝶閥安裝在的C高壓筒出氣口和D高壓筒的進(jìn)氣口之間。
低壓筒上的送氣閥，壓氣機(jī)上的進(jìn)氣閥、排氣閥以及A高壓筒上的輸入氣閥均是依靠負(fù)壓自動(dòng)開啟的氣閥；低壓筒上的來氣閥、高壓?jiǎn)卧獌?nèi)的A電動(dòng)蝶閥、B電動(dòng)蝶閥、C電動(dòng)蝶閥和A高壓筒上的輸出氣閥，都是由控制器控制的電動(dòng)閥。
低壓筒上的來氣閥與來流的氣源管連接，將氣源引入低壓筒內(nèi)，低壓筒上的送氣閥與壓氣機(jī)的進(jìn)氣閥管連接。壓氣機(jī)的排氣閥與A高壓筒的輸入氣閥管連接，A高壓筒依次與A電動(dòng)蝶閥、B高壓筒、B電動(dòng)蝶閥、C高壓筒、C電動(dòng)蝶閥、D高壓筒連接，當(dāng)A電動(dòng)蝶閥、B電動(dòng)蝶閥、C電動(dòng)蝶閥全部關(guān)閉時(shí)，A高壓筒、B高壓筒、C高壓筒、D高壓筒相互隔絕，互不相通。壓力傳感器的輸出端與控制器的輸入端電連接，壓氣機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路控制端與控制器的一個(gè)輸出端電連接，壓氣機(jī)按控制器的指令開始或停止工作。來氣閥、A電動(dòng)蝶閥、B電動(dòng)蝶閥、C電動(dòng)蝶閥、輸出氣閥分別與控制器的輸出端電連接。
低壓筒是一個(gè)容積為高壓?jiǎn)卧蠥高壓筒、B高壓筒、C高壓筒和D高壓筒四個(gè)高壓筒總?cè)莘e10～12倍的圓柱形金屬筒，為了提高高壓?jiǎn)卧膹?qiáng)度和耐壓性能，A高壓筒、B高壓筒、C高壓筒和D高壓筒都是用耐高壓金屬材料制成空心圓球體，低壓筒應(yīng)具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以承受工作中出現(xiàn)的真空狀態(tài)。為了結(jié)構(gòu)的緊湊，A高壓筒、B高壓筒、C高壓筒和D高壓筒相互之間的連接為環(huán)型或正方形。氣體經(jīng)來氣閥引入低壓筒后，根據(jù)工作要求，來氣閥可以保持開啟狀態(tài)，也可以完全關(guān)閉。
壓氣機(jī)是一個(gè)尺寸結(jié)構(gòu)緊湊的活塞式往復(fù)機(jī)械，缸徑、行程短小。該壓氣機(jī)的突出特征是活塞頂與缸蓋之間的余隙容積幾乎為零，為高壓比狀態(tài)下的工作準(zhǔn)備了必要條件。工作開始時(shí)，控制器發(fā)出指令，按所要求的最終壓力大小決定A電動(dòng)蝶閥、B電動(dòng)蝶閥、C電動(dòng)蝶閥的開閉狀態(tài)，以形成所需要的高壓?jiǎn)卧ぷ魅莘e。當(dāng)要求最終壓力為最高時(shí)，A電動(dòng)蝶閥關(guān)閉，僅有A高壓筒參加工作；當(dāng)所需壓力逐漸降低，可逐個(gè)控制A電動(dòng)蝶閥、B電動(dòng)蝶閥和C電動(dòng)蝶閥保持開啟狀態(tài)，以便B高壓筒、C高壓筒和D高壓筒的容積也逐個(gè)增加為高壓?jiǎn)卧墓ぷ魅莘e。
工作中，輸出氣閥始終保持關(guān)閉狀況。壓氣機(jī)的活塞不斷地往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將低壓筒中的氣體壓縮后，經(jīng)輸入氣閥送入A高壓筒。隨著壓氣機(jī)的不斷運(yùn)行，高壓?jiǎn)卧懈鞲邏和补ぷ魅莘e中的氣體壓力持續(xù)提高，當(dāng)壓力傳感器感受的壓力信號(hào)達(dá)到或高于所要求的壓力時(shí)，控制器立即發(fā)出指令，開啟輸出氣閥，使達(dá)到要求壓力的壓縮氣體經(jīng)輸出氣閥和管道引出。
由于低壓筒的容積為高壓?jiǎn)卧懈鞲邏和部側(cè)莘e的10～12倍，本發(fā)明的最高壓比可達(dá)40～50?？刂破黝A(yù)置的壓比是無級(jí)可調(diào)的。工作中，根據(jù)壓力傳感器傳來的壓力信號(hào)，判斷高壓?jiǎn)卧袣怏w的實(shí)際壓力與要求壓力的差距，一旦達(dá)到要求壓力，隨時(shí)引出高壓氣體，達(dá)到從低壓比到高壓比的無級(jí)變化的指標(biāo)。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供的壓比無級(jí)可調(diào)的小排量壓氣裝置小巧、輕便，結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝。借助于電子控制器，既可以達(dá)到很高的壓比，也可以連續(xù)無級(jí)改變壓比，是一種航空、航海、水下作業(yè)等特殊工作場(chǎng)合所需要的壓氣裝置，具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用范圍和明顯的實(shí)用性。


圖1是本發(fā)明壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖中，1.低壓筒、2.壓氣機(jī)、3.高壓?jiǎn)卧?.控制器、5.送氣閥、6.來氣閥、7.進(jìn)氣閥、8.排氣閥、9.A高壓筒、10.B高壓筒、11.C高壓筒、12.D高壓筒、13.A電動(dòng)蝶閥、14.B電動(dòng)蝶閥、15.C電動(dòng)蝶閥、16.壓力傳感器、17.輸入氣閥、18.輸出氣閥。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述。
如圖1所示，本發(fā)明包括低壓筒1、壓氣機(jī)2、高壓?jiǎn)卧?、控制器4、送氣閥5、來氣閥6、進(jìn)氣閥7、排氣閥8，其中，高壓?jiǎn)卧ˋ高壓筒9、B高壓筒10、C高壓筒11、D高壓筒12、A電動(dòng)蝶閥13、B電動(dòng)蝶閥14、C電動(dòng)蝶閥15、壓力傳感器16、輸入氣閥17、輸出氣閥18。
來氣閥6安裝在低壓筒1的進(jìn)氣口處，送氣閥5安裝在低壓筒1的出氣口處，進(jìn)氣閥7安裝在壓氣機(jī)2的進(jìn)氣口處，排氣閥8安裝在壓氣機(jī)2的出氣口處，輸入氣閥17安裝在A高壓筒9的進(jìn)氣口處，輸出氣閥18安裝在A高壓筒9的一個(gè)出氣口處，壓力傳感器16安裝在A高壓筒9的內(nèi)壁面上。A電動(dòng)蝶閥13安裝在A高壓筒9的另一個(gè)出氣口和B高壓筒10的進(jìn)氣口之間，B電動(dòng)蝶閥14安裝在B高壓筒10的出氣口和C高壓筒11的進(jìn)氣口之間，C電動(dòng)蝶閥15安裝在C高壓筒11的出氣口和D高壓筒12的進(jìn)氣口之間。
低壓筒1上的送氣閥5、壓氣機(jī)2上的進(jìn)氣閥7、排氣閥8以及A高壓筒9上的輸入氣閥17均是依靠負(fù)壓自動(dòng)開啟的氣閥；低壓筒1上的來氣閥6，高壓?jiǎn)卧?內(nèi)的A電動(dòng)蝶閥13、B電動(dòng)蝶閥14、C電動(dòng)蝶閥15和A高壓筒9上的輸出氣閥18，都是由控制器4控制的電動(dòng)閥。
低壓筒1上的來氣閥6與來流的氣源管連接，將氣源引入低壓筒1內(nèi)，低壓筒1上的送氣閥5與壓氣機(jī)2的進(jìn)氣閥7管連接。壓氣機(jī)2的排氣閥8與A高壓筒9的輸入氣閥17管連接，A高壓筒9依次與A電動(dòng)蝶閥13，B高壓筒10、B電動(dòng)蝶閥14、C高壓筒11、C電動(dòng)蝶閥15、D高壓筒12連接，當(dāng)A電動(dòng)蝶閥13、B電動(dòng)蝶閥14、C電動(dòng)蝶閥15全部關(guān)閉時(shí)，A高壓筒9、B高壓筒10、C高壓筒11、D高壓筒12相互隔絕，互不相通。壓力傳感器16的輸出端與控制器4的輸入端電連接，壓氣機(jī)2的驅(qū)動(dòng)電路控制端與控制器4的一個(gè)輸出端電連接，壓氣機(jī)2按控制器4的指令開始或停止工作。
來氣閥6、A電動(dòng)蝶閥13、B電動(dòng)蝶閥14、C電動(dòng)蝶閥15、輸出氣閥18的控制端分別與控制器4的各輸出端電連接。
低壓筒1是一個(gè)容積為高壓?jiǎn)卧?中A高壓筒9、B高壓筒10、C高壓筒11、D高壓筒12四個(gè)高壓筒總?cè)莘e10～12倍的圓柱形金屬筒，為了提高高壓?jiǎn)卧?的強(qiáng)度和耐壓性能，A高壓筒9、B高壓筒10、C高壓筒11和D高壓筒12都是用耐高壓金屬材料制成空心圓球體。低壓筒1應(yīng)具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以承受工作中出現(xiàn)的真空狀態(tài)。為了結(jié)構(gòu)的緊湊，A高壓筒9、B高壓筒10、C高壓筒11和D高壓筒12之間的相互連接為環(huán)型或正方形。氣體經(jīng)來氣閥6引入低壓筒1后，根據(jù)工作要求，來氣閥6可以保持開啟狀態(tài)，也可以完全關(guān)閉。
壓氣機(jī)2是一個(gè)尺寸結(jié)構(gòu)緊湊的活塞式往復(fù)機(jī)械，缸徑、行程短小。該壓氣機(jī)2的突出特征是活塞頂與缸蓋之間的余隙容積幾乎為零，為高壓比狀態(tài)下的工作準(zhǔn)備了必要條件。工作開始時(shí)，控制器4發(fā)出指令，按所要求的最終壓力大小決定A電動(dòng)蝶閥13、B電動(dòng)蝶閥14、C電動(dòng)蝶閥15的開閉狀態(tài)，以形成所需要的高壓?jiǎn)卧?的工作容積。當(dāng)要求最終壓力為最高時(shí)，A電動(dòng)蝶閥13關(guān)閉，僅有A高壓筒9參加工作；當(dāng)所需壓力逐漸降低，可逐個(gè)控制A電動(dòng)蝶閥13、B電動(dòng)蝶閥14和C電動(dòng)蝶閥15保持開啟狀態(tài)，以便B高壓筒10、C高壓筒11和D高壓筒12的容積也逐個(gè)增加為高壓?jiǎn)卧?的工作容積。
工作中，輸出氣閥18始終保持關(guān)閉狀況。壓氣機(jī)2的活塞不斷地往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將低壓筒1中的氣體壓縮后，經(jīng)輸入氣閥17送入A高壓筒9。隨著壓氣機(jī)2的不斷運(yùn)行，高壓?jiǎn)卧?中各高壓筒的工作容積中的氣體壓力持續(xù)提高。當(dāng)壓力傳感器16感受的壓力信號(hào)達(dá)到或高于所要求的壓力時(shí)，控制器4立即發(fā)出指令，開啟輸出氣閥18，使達(dá)到要求壓力的壓縮氣體經(jīng)輸出氣閥18和管道引出。
由于低壓筒1的容積為高壓?jiǎn)卧?中各高壓筒總?cè)莘e的10～12倍，本發(fā)明的最高壓比可達(dá)40～50。控制器4預(yù)置的壓比是無級(jí)可調(diào)的。工作中，根據(jù)壓力傳感器16傳來的壓力信號(hào)，判斷高壓?jiǎn)卧?中氣體的實(shí)際壓力與要求壓力的差距，一旦達(dá)到要求壓力，隨時(shí)引出高壓氣體，達(dá)到了從低壓比到高壓比的無級(jí)變化的指標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種壓比無級(jí)可調(diào)的小排量壓氣裝置，包括低壓筒(1)、壓氣機(jī)(2)、控制器(4)、送氣閥(5)、來氣閥(6)、進(jìn)氣閥(7)、排氣閥(8)，其特征在于還包括高壓?jiǎn)卧?3)，高壓?jiǎn)卧?3)包括A高壓筒(9)、B高壓筒(10)、C高壓筒(11)、D高壓筒(12)、A電動(dòng)蝶閥(13)、B電動(dòng)蝶閥(14)、C電動(dòng)蝶閥(15)、壓力傳感器(16)、輸入氣閥(17)、輸出氣閥(18)；來氣閥(6)安裝在低壓筒(1)的進(jìn)氣口處，送氣閥(5)安裝在低壓筒(1)的出氣口處，進(jìn)氣閥(7)安裝在壓氣機(jī)(2)的進(jìn)氣口處，排氣閥(8)安裝在壓氣機(jī)(2)的出氣口處，輸入氣閥(17)安裝在A高壓筒(9)的進(jìn)氣口處，輸出氣閥(18)安裝在A高壓筒(9)的一個(gè)出氣口處，壓力傳感器(16)安裝在A高壓筒(9)的內(nèi)壁面上；A電動(dòng)蝶閥(13)安裝在A高壓筒(9)的另一個(gè)出氣口和B高壓筒(10)的進(jìn)氣口之間，B電動(dòng)蝶閥(14)安裝在B高壓筒(10)的出氣口和C高壓筒(11)的進(jìn)氣口之間，C電動(dòng)蝶閥(15)安裝在C高壓筒(11)的出氣口和D高壓筒(12)的進(jìn)氣口之間；低壓筒(1)上的來氣閥(6)與來流的氣源管連接，低壓筒(1)上的送氣閥(5)與壓氣機(jī)(2)的進(jìn)氣閥(7)管連接；壓氣機(jī)(2)的排氣閥(8)與A高壓筒(9)的輸入氣閥(17)管連接，A高壓筒(9)依次與A電動(dòng)蝶閥(13)，B高壓筒(10)、B電動(dòng)蝶閥(14)、C高壓筒(11)、C電動(dòng)蝶閥(15)、D高壓筒(12)連接，壓力傳感器(16)的輸出端與控制器(4)的輸入端電連接，壓氣機(jī)(2)的驅(qū)動(dòng)電路控制端與控制器(4)的一個(gè)輸出端電連接，來氣閥(6)、A電動(dòng)蝶閥(13)、B電動(dòng)蝶閥(14)、C電動(dòng)蝶閥(15)、輸出氣閥(18)的控制端分別與控制器(4)的各輸出端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓比無級(jí)可調(diào)的小排量壓氣裝置，其特征是所述的低壓筒(1)是一個(gè)容積為A高壓筒(9)、B高壓筒(10)、C高壓筒(11)、D高壓筒(12)總?cè)莘e10～12倍的高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的圓柱形金屬筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓比無級(jí)可調(diào)的小排量壓氣裝置，其特征是所述的A高壓筒(9)、B高壓筒(10)、C高壓筒(11)和D高壓筒(12)都是用耐高壓金屬材料制成的空心圓球體，相互之間的連接成環(huán)型或正方形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓比無級(jí)可調(diào)的小排量壓氣裝置，其特征是所述的壓氣機(jī)(2)是采用活塞式往復(fù)機(jī)械，缸徑、行程短小，活塞頂與缸蓋之間的余隙容積幾乎為零。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓比無級(jí)可調(diào)的小排量壓氣裝置，其特征是所述的控制器(4)預(yù)置的壓比是無級(jí)可調(diào)的，壓氣裝置最高壓比可達(dá)40～50。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓比無級(jí)可調(diào)的小排量壓氣裝置，其特征是所述的送氣閥(5)、進(jìn)氣閥(7)、排氣閥(8)以及輸入氣閥(17)均是依靠負(fù)壓自動(dòng)開啟的氣閥；來氣閥(6)，A電動(dòng)蝶閥(13)、B電動(dòng)蝶閥(14)、C電動(dòng)蝶閥(15)和輸出氣閥(18)都是由控制器(4)控制的電動(dòng)閥。
全文摘要
壓比無級(jí)可調(diào)的小排量壓氣裝置，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域內(nèi)的壓縮機(jī)技術(shù)。包括低壓筒、壓氣機(jī)、高壓?jiǎn)卧?、控制器、送氣閥、來氣閥、進(jìn)氣閥、排氣閥。其中，高壓?jiǎn)卧ㄋ膫€(gè)高壓筒、三個(gè)電動(dòng)蝶閥、壓力傳感器、輸入氣閥、輸出氣閥。壓氣機(jī)將低壓筒中的氣體壓縮后送入高壓?jiǎn)卧?，控制器在接收到壓力傳感器的壓力信?hào)后控制各電動(dòng)蝶閥動(dòng)作，通過各高壓筒的作用，使氣體達(dá)到指定壓力并輸出。本發(fā)明提供的壓氣裝置小巧、輕便，結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝，既可以達(dá)到很高的壓比，也可以連續(xù)無級(jí)改變壓比，是一種航空、航海、水下作業(yè)等特殊工作場(chǎng)合所需要的壓氣裝置，具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用范圍和明顯的實(shí)用性。
文檔編號(hào)F04B49/08GK1995753SQ200610148229
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者馬捷, 杜樂樂, 倪園芳, 王俊雄, 鄧真全, 陳峻 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)