CN108194307A - 活塞式空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种活塞式空气压缩机，包括主轴、驱动部件、偏心轮和多个活塞组件，主轴在驱动部件的驱动下绕轴线转动；偏心轮套在主轴上，偏心轮的轴线与主轴的轴线相平行；多个活塞组件绕主轴的周向设置；活塞组件包括缸体、活塞和连接杆，缸体的两端分别设有进气口、出气口；活塞设置于缸体内，连接杆的一端与活塞相连接，连接杆的另一端与偏心轮相连接；偏心轮转动时，连接杆带动活塞在缸体内往复运动。该活塞式空气压缩机，通过设置多个活塞，使多个缸体轮流产生压缩气体，提高了活塞式空气压缩机的进气、出气的有效面积，确保源源不断地供气，供气气压平稳，性能大幅提升。

Description

活塞式空气压缩机

技术领域

本发明涉及一种活塞式空气压缩机。

背景技术

目前市面上应用在燃料电池系统上的空气压缩机，主要采用的是离心式和螺杆式。但离心式或螺杆式空气压缩机，效率相对较低、空气流量难以提高，而且由于采用油润滑具有漏油风险。

现有的应用于其他领域的空气压缩机，通常为单活塞式。而传统的单活塞式的空气压缩机效率太低，不能满足燃料电池系统的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中的单活塞式空气压缩机的效率低、不能满足燃料电池系统的需求的缺陷，而提供一种活塞式空气压缩机。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

本发明提供了一种活塞式空气压缩机，包括主轴、驱动部件、偏心轮和多个活塞组件，所述主轴在所述驱动部件的驱动下绕轴线转动；所述偏心轮套在所述主轴上，所述偏心轮的轴线与所述主轴的轴线相平行；多个所述活塞组件绕所述主轴的周向设置；所述活塞组件包括缸体、活塞和连接杆，所述缸体的两端分别设有进气口、出气口；所述活塞设置于所述缸体内，所述连接杆的一端与所述活塞相连接，所述连接杆的另一端与所述偏心轮相连接；所述偏心轮转动时，所述连接杆带动所述活塞在所述缸体内往复运动。

在本技术方案中，通过偏心轮的转动，带动多个活塞轮流动作，使多个缸体能轮流压缩气体，提高了活塞式空气压缩机的进气、出气的有效面积，确保源源不断地供气，供气气压平稳，性能大幅提升。

较佳地，所述连接杆与所述活塞相铰接，多个所述活塞组件的连接杆分为一个主连接杆和多个从连接杆，所述主连接杆与所述偏心轮固定连接，所述从连接杆与所述偏心轮铰接，所述连接杆的转动轴与所述偏心轮的轴线相平行。

在本技术方案中，通过上述连接杆与偏心轮的连接结构，能保证活塞式空气压缩机的多个缸体轮流出气，确保源源不断地供气。

较佳地，多个所述活塞组件绕所述主轴的周向均匀分布，多个所述活塞组件的连接杆的长度相等，所述连接杆与所述偏心轮连接的端部沿所述偏心轮的周向均匀分布。

在本技术方案中，通过均匀设置的活塞组件，能保证活塞式空气压缩机的多个缸体的出气量和间隔时间相等。

较佳地，所述驱动部件为电机，所述电机的转动轴与所述主轴同轴连接。

在本技术方案中，通过电机带动主轴转动，从而带动偏心轮动作。

较佳地，所述活塞包括保持架、进气门，所述保持架上设有贯穿所述保持架的进气通道，所述进气通道将所述缸体的进气口、出气口相连通，所述进气门位于所述进气通道上；所述活塞向所述缸体的进气口移动时，所述进气门处于打开所述进气通道的状态；所述活塞向所述缸体的出气口移动时，所述进气门处于关闭所述进气通道的状态。

在本技术方案中，进气门可以在进气时打开，出气时关闭，通过进气门的开闭，使活塞能对缸体的空气进行压缩。

较佳地，所述活塞还包括气门顶、第一复位弹簧，所述气门顶安装在所述保持架上，所述气门顶与所述进气门相连接，所述第一复位弹簧的一端与所述气门顶远离所述进气门的一端相抵接，所述第一复位弹簧的另一端与所述保持架相抵接，所述第一复位弹簧始终处于压缩状态；所述连接杆上设有压块，所述连接杆转动过程中，所述压块按压所述气门顶，使所述进气门处于打开所述进气通道的状态。

在本技术方案中，进气门可以在连接杆的转动中打开或关闭，使连接杆转动的同时能控制进气门的开闭。

较佳地，所述活塞包括保持架和多个滚轮，多个所述滚轮绕所述保持架的周向设置，所述滚轮的外周面与所述缸体的内周面相接触，所述滚轮的转动轴垂直于所述缸体的轴线。

在本技术方案中，设置多个滚轮，使活塞能更容易地在缸体内移动，减小了活塞与缸体之间的摩擦力。

较佳地，所述活塞式空气压缩机包括与外部空间相连通的进气腔，多个所述缸体的进气口均与所述进气腔相连通。

在本技术方案中，外部空气通过进气腔后再进入缸体的进气口。

较佳地，所述活塞式空气压缩机包括进气过滤器，所述进气过滤器安装在所述进气腔的入口上。

在本技术方案中，空气在被压缩前经过进气过滤器过滤，可过滤掉大气中的颗粒物以及各种化学废气，确保被压缩的是纯净的空气。

较佳地，所述活塞式空气压缩机还包括雾化器，所述雾化器的喷雾口与所述进气腔相连通。

在本技术方案中，雾化器向进气腔喷出雾化的水汽，对进气腔的空气始终保持预定的湿度，对活塞式空气压缩机内的部件起到润滑作用，避免了活塞式空气压缩机内的部件的磨损，延长了设备的寿命。

较佳地，所述活塞式空气压缩机包括内壳体，所述缸体安装在所述内壳体上，所述缸体的进气口面向所述偏心轮设置，所述内壳体的内部空间形成所述进气腔，所述内壳体上还设有至少一个内进气口。

在本技术方案中，外部的空气通过内进气口进入进气腔，再从缸体的进气口进入缸体内。

较佳地，所述活塞式空气压缩机包括与外部设备相连通的出气腔，多个所述缸体的出气口均与所述出气腔相连通。

在本技术方案中，压缩空气经缸体的出气口进入出气腔，再从出气腔进入外部设备中。

较佳地，所述活塞式空气压缩机包括出气过滤器，所述出气过滤器安装在所述出气腔的出口上。

在本技术方案中，出气过滤器过滤掉压缩空气内部磨损产生的颗粒物，使输出的气体可直接进入电堆，并能一定程度上延长电堆寿命。

较佳地，所述活塞式空气压缩机包括内壳体、外壳体，所述外壳体位于所述内壳体的外部，所述外壳体、内壳体之间的空间形成所述出气腔，所述缸体安装在所述内壳体上，所述内壳体上设有多个内出气口，所述内壳体的内出气口与所述缸体的出气口对应设置并相连通，所述内壳体的内出气口还与所述出气腔相连通。

在本技术方案中，缸体内的压缩空气经过出气口、内出气口进入出气腔，再从出气腔进入外部设备中。

较佳地，所述活塞式空气压缩机包括出气门、导向柱、第二复位弹簧，所述导向柱固定于所述外壳体的内表面，所述出气门安装在所述导向柱上，所述第二复位弹簧套在所述导向柱上，所述第二复位弹簧的两端分别与所述出气门、外壳体相抵接；所述出气门在所述导向柱上移动，使所述内出气口在打开和关闭这两种状态之间切换。

在本技术方案中，出气门在进气时关闭，在出气时打开，使活塞能实现压缩气体的动作。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

该活塞式空气压缩机，通过设置多个活塞，使多个缸体轮流产生压缩气体，提高了活塞式空气压缩机的进气、出气的有效面积，确保源源不断地供气，供气气压平稳，性能大幅提升。

附图说明

图1为本发明活塞式空气压缩机的结构示意图。

图2为图1所示的活塞式空气压缩机的剖面示意图。

图3为图2所示的活塞式空气压缩机的局部放大图。

图4为图1所示的活塞式空气压缩机的活塞组件与偏心轮的结构示意图。图5为图4所示的活塞式空气压缩机的内部结构图。

图6为图4所示的活塞式空气压缩机的剖面示意图。

图7为图1所示的活塞式空气压缩机的活塞、连接杆的组合示意图。

图8为图7所示的活塞、连接杆的结构示意图。

图9为图7所示的活塞的局部示意图。

附图标记说明

主轴1

偏心轮2

活塞组件3

缸体31

进气口311

出气口312

活塞32

保持架321

进气门322

进气通道323

气门顶324

滚轮325

连接杆33

主连接杆331

从连接杆332

压块333

电机4

进气腔5

进气过滤器6

雾化器7

内壳体8

内进气口81

内出气口82

出气腔9

出气过滤器10

外壳体20

出气门30

导向柱40

上盖50

上盖出气口501

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1至图2所示为本发明活塞式空气压缩机的一实施例。该活塞式空气压缩机包括主轴1、驱动部件、偏心轮2和多个活塞组件3，主轴1在驱动部件的驱动下绕轴线转动；偏心轮2套在主轴1上，偏心轮2的轴线与主轴1的轴线相平行；多个活塞组件3绕主轴1的周向设置；活塞组件3包括缸体31、活塞32和连接杆33，缸体31的两端分别设有进气口311、出气口312；活塞32设置于缸体31内，连接杆33的一端与活塞32相连接，连接杆33的另一端与偏心轮2相连接；偏心轮2转动时，连接杆33带动活塞32在缸体31内往复运动。

该活塞式空气压缩机，设置了多个活塞组件3。通过偏心轮2的转动，带动多个活塞32轮流动作，使多个缸体31能轮流压缩气体。通过该活塞式空气压缩机，使多个缸体31轮流产生压缩气体，提高了活塞式空气压缩机的进气、出气的有效面积，确保源源不断地供气，供气气压平稳，性能大幅提升。

如图4至图6所示，连接杆33与活塞32相铰接，多个活塞组件3的连接杆33分为一个主连接杆331和多个从连接杆332，主连接杆331与偏心轮2固定连接，从连接杆332与偏心轮2铰接，连接杆33的转动轴与偏心轮2的轴线相平行。偏心轮2转动时，主连接杆331跟随偏心轮2一起转动，而多个从连接杆332以从连接杆332与偏心轮2铰接的铰接轴为中心转动。通过上述连接杆33与偏心轮2的连接结构，能保证活塞式空气压缩机的多个缸体31轮流出气，确保源源不断地供气。

如图4至图6所示，多个活塞组件3绕主轴1的周向均匀分布，多个活塞组件3的连接杆33的长度相等，连接杆33与偏心轮2连接的端部沿偏心轮2的周向均匀分布。通过均匀设置的活塞组件3，能保证活塞式空气压缩机的多个缸体31的出气量和间隔时间相等。

上述驱动部件为电机4，电机4的转动轴与主轴1同轴连接。

如图7至图9所示，活塞32包括保持架321、进气门322，保持架321上设有贯穿保持架321的进气通道323，进气通道323将缸体31的进气口311、出气口312相连通，进气门322位于进气通道323上；活塞32向缸体31的进气口311移动时，进气门322处于打开进气通道323的状态；活塞32向缸体31的出气口312移动时，进气门322处于关闭进气通道323的状态。活塞32与缸体31的进气口311之间的空间为缸体进气腔，活塞32与缸体31的出气口312之间的空间为缸体出气腔。当活塞32向缸体31的进气口311移动时，进气门322打开，缸体进气腔的空气通过进气通道323流入至缸体出气腔中；当活塞32向缸体31的出气口312移动时，进气门322关闭，缸体出气腔中的空气压缩并通过缸体31的出气口312排出。

如图7至图9所示，活塞32还包括气门顶324、第一复位弹簧(图中未示出)，气门顶324安装在保持架321上，气门顶324与进气门322相连接，第一复位弹簧的一端与气门顶324远离进气门322的一端相抵接，第一复位弹簧的另一端与保持架321相抵接，第一复位弹簧始终处于压缩状态；连接杆33上设有压块333，连接杆33转动过程中，压块333按压气门顶324，使进气门322处于打开进气通道323的状态。当活塞32向缸体31的进气口311移动时，连接杆33转动，压块333按压气门顶324，使进气门322处于打开进气通道323的状态；当活塞32向缸体31的出气口312移动时，连接杆33转动，压块333远离气门顶324，第一复位弹簧使气门顶324复位，使进气门322处于关闭进气通道323的状态。

如图7至图9所示，活塞32还包括多个滚轮325，多个滚轮325绕保持架321的周向设置，滚轮325的外周面与缸体31的内周面相接触，滚轮325的转动轴垂直于缸体31的轴线。设置滚轮325，使活塞32可以在缸体31内更好地移动。

活塞式空气压缩机包括与外部空间相连通的进气腔5，多个缸体31的进气口311均与进气腔5相连通。其中，进气腔5的具体结构如图2所示。活塞式空气压缩机包括内壳体8，缸体31安装在内壳体8上，缸体31的进气口311面向偏心轮2设置，内壳体8的内部空间形成进气腔5，内壳体8上还设有至少一个内进气口81。外部的空气通过内进气口81进入进气腔5，再从缸体31的进气口311进入缸体31内。

为了保证进入空气的质量，活塞式空气压缩机包括进气过滤器6，进气过滤器6安装在进气腔5的入口上。当内壳体8上的多个内进气口81绕内壳体8的周向设置时，进气过滤器6设置成环形，套在内壳体8上并覆盖多个内进气口81。空气在被压缩前经过进气过滤器6过滤，可过滤掉大气中的颗粒物以及各种化学废气，确保被压缩的是纯净的空气。

如图2所示，该活塞式空气压缩机还包括雾化器7，雾化器7的喷雾口与进气腔5相连通。雾化器7向进气腔5喷出雾化的水汽，对进气腔5的空气始终保持预定的湿度，对活塞式空气压缩机内的部件起到润滑作用，避免了活塞式空气压缩机内的部件的磨损，延长了设备的寿命。

如图2至图3所示，活塞式空气压缩机包括与外部设备相连通的出气腔9，多个缸体31的出气口312均与出气腔9相连通。如图2至图3所示，出气腔9设置于内壳体8、外壳体20之间，外壳体20位于内壳体8的外部，缸体31安装在内壳体8上，内壳体8上设有多个内出气口82，内壳体8的内出气口82与缸体31的出气口312对应设置并相连通，内壳体8的内出气口82还与出气腔9相连通。缸体31内的压缩空气经过出气口312、内出气口82进入出气腔9，再从出气腔9进入电堆中。

如图3所示，该活塞式空气压缩机还包括上盖50，上盖50安装在内壳体8、外壳体20之间，上盖50、内壳体8、外壳体20之间的空间形成出气腔9，上盖50上设有上盖出气口501，出气腔9中的压缩空气经上盖出气口501进入电堆中。

如图3所示，活塞式空气压缩机包括出气过滤器10，出气过滤器10安装在出气腔9的出口上。当出气腔9设置于内壳体8、外壳体20之间时，出气过滤器10为环形，也设置于内壳体8、外壳体20之间。出气过滤器10，过滤掉压缩空气内部磨损产生的颗粒物，使输出的气体可直接进入电堆，并能一定程度上延长电堆寿命。

如图3所示，活塞式空气压缩机包括出气门30、导向柱40、第二复位弹簧(图中未示出)，导向柱40固定于外壳体20的内表面，出气门30安装在导向柱40上，第二复位弹簧套在导向柱40上，第二复位弹簧的两端分别与出气门30、外壳体20相抵接；出气门30在导向柱40上移动，使内出气口82在打开和关闭这两种状态之间切换。当活塞32向缸体31的出气口312移动时，缸体出气腔中的空气压缩后产生较大的压力，将出气门30推开，使内出气口82打开，缸体出气腔中的空气进入出气腔9中。当活塞32向缸体31的进气口311移动时，缸体出气腔中的空气产生负压，出气门30在第二复位弹簧的作用下复位，将内出气口82关闭。

上述活塞式空气压缩机，通过设置多个活塞，使多个缸体轮流产生压缩气体，提高了活塞式空气压缩机的进气、出气的有效面积，确保源源不断地供气，供气气压平稳，性能大幅提升。

本发明不局限于上述实施方式，不论在其形状或结构上作任何变化，均落在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的，本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种活塞式空气压缩机，其特征在于，包括：

主轴和驱动部件，所述主轴在所述驱动部件的驱动下绕轴线转动；

偏心轮，所述偏心轮套在所述主轴上，所述偏心轮的轴线与所述主轴的轴线相平行；

多个活塞组件，多个所述活塞组件绕所述主轴的周向设置；

所述活塞组件包括缸体、活塞和连接杆，所述缸体的两端分别设有进气口、出气口；所述活塞设置于所述缸体内，所述连接杆的一端与所述活塞相连接，所述连接杆的另一端与所述偏心轮相连接；所述偏心轮转动时，所述连接杆带动所述活塞在所述缸体内往复运动。

2.如权利要求1所述的活塞式空气压缩机，其特征在于：所述连接杆与所述活塞相铰接，多个所述活塞组件的连接杆分为一个主连接杆和多个从连接杆，所述主连接杆与所述偏心轮固定连接，所述从连接杆与所述偏心轮铰接，所述连接杆的转动轴与所述偏心轮的轴线相平行。

3.如权利要求1或2所述的活塞式空气压缩机，其特征在于：多个所述活塞组件绕所述主轴的周向均匀分布，多个所述活塞组件的连接杆的长度相等，所述连接杆与所述偏心轮连接的端部沿所述偏心轮的周向均匀分布。

4.如权利要求1所述的活塞式空气压缩机，其特征在于：所述驱动部件为电机，所述电机的转动轴与所述主轴同轴连接。

5.如权利要求1所述的活塞式空气压缩机，其特征在于：所述活塞包括保持架、进气门，所述保持架上设有贯穿所述保持架的进气通道，所述进气通道将所述缸体的进气口、出气口相连通，所述进气门位于所述进气通道上；所述活塞向所述缸体的进气口移动时，所述进气门处于打开所述进气通道的状态；所述活塞向所述缸体的出气口移动时，所述进气门处于关闭所述进气通道的状态。

6.如权利要求5所述的活塞式空气压缩机，其特征在于：所述活塞还包括气门顶、第一复位弹簧，所述气门顶安装在所述保持架上，所述气门顶与所述进气门相连接，所述第一复位弹簧的一端与所述气门顶远离所述进气门的一端相抵接，所述第一复位弹簧的另一端与所述保持架相抵接，所述第一复位弹簧始终处于压缩状态；所述连接杆上设有压块，所述连接杆转动过程中，所述压块按压所述气门顶，使所述进气门处于打开所述进气通道的状态。

7.如权利要求1所述的活塞式空气压缩机，其特征在于：所述活塞包括保持架和多个滚轮，多个所述滚轮绕所述保持架的周向设置，所述滚轮的外周面与所述缸体的内周面相接触，所述滚轮的转动轴垂直于所述缸体的轴线。

8.如权利要求1所述的活塞式空气压缩机，其特征在于：所述活塞式空气压缩机包括与外部空间相连通的进气腔，多个所述缸体的进气口均与所述进气腔相连通。

9.如权利要求8所述的活塞式空气压缩机，其特征在于：所述活塞式空气压缩机包括进气过滤器，所述进气过滤器安装在所述进气腔的入口上。

10.如权利要求8所述的活塞式空气压缩机，其特征在于：所述活塞式空气压缩机还包括雾化器，所述雾化器的喷雾口与所述进气腔相连通。

11.如权利要求8所述的活塞式空气压缩机，其特征在于：所述活塞式空气压缩机包括内壳体，所述缸体安装在所述内壳体上，所述缸体的进气口面向所述偏心轮设置，所述内壳体的内部空间形成所述进气腔，所述内壳体上还设有至少一个内进气口。

12.如权利要求1所述的活塞式空气压缩机，其特征在于：所述活塞式空气压缩机包括与外部设备相连通的出气腔，多个所述缸体的出气口均与所述出气腔相连通。

13.如权利要求12所述的活塞式空气压缩机，其特征在于：所述活塞式空气压缩机包括出气过滤器，所述出气过滤器安装在所述出气腔的出口上。

14.如权利要求12所述的活塞式空气压缩机，其特征在于：所述活塞式空气压缩机包括内壳体、外壳体，所述外壳体位于所述内壳体的外部，所述外壳体、内壳体之间的空间形成所述出气腔，所述缸体安装在所述内壳体上，所述内壳体上设有多个内出气口，所述内壳体的内出气口与所述缸体的出气口对应设置并相连通，所述内壳体的内出气口还与所述出气腔相连通。

15.如权利要求14所述的活塞式空气压缩机，其特征在于：所述活塞式空气压缩机包括出气门、导向柱、第二复位弹簧，所述导向柱固定于所述外壳体的内表面，所述出气门安装在所述导向柱上，所述第二复位弹簧套在所述导向柱上，所述第二复位弹簧的两端分别与所述出气门、外壳体相抵接；所述出气门在所述导向柱上移动，使所述内出气口在打开和关闭这两种状态之间切换。