阅读说明：本技术 一种无油双向压缩活塞式空气压缩机 (Oil-free bidirectional compression piston type air compressor ) 是由 吕蒙 牛晨旭 魏保立 牛群领 李春亚 齐晓华 乔龙图 于 2020-07-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种无油双向压缩活塞式空气压缩机,包括上气缸盖机构、气缸机构和下气缸盖机构；所述气缸机构,包括缸体组件和活塞组件；上气缸盖机构和下气缸盖机构分别缸体组件连接并构成工作腔；活塞组件安装在工作腔内,且上气缸盖机构、缸体组件、活塞组件和下气缸盖机构构成高压气腔；活塞组件在缸体组件的压缩腔体内移动,活塞组件自身设有低压气腔；高压气腔通过第一单向阀组件与压缩腔体相通；低压气腔通过第二单向阀组件与压缩腔体相通。活塞在气缸内每往、反运动一次,能够对空气各压缩一次,即往、返都压缩空气做功,能够几乎提高压缩机的机械效率接近50%。(The invention discloses an oil-free bidirectional compression piston type air compressor, which comprises an upper cylinder cover mechanism, a cylinder mechanism and a lower cylinder cover mechanism, wherein the upper cylinder cover mechanism is connected with the cylinder mechanism; the cylinder mechanism comprises a cylinder body assembly and a piston assembly; the upper cylinder cover mechanism and the lower cylinder cover mechanism are respectively connected with a cylinder body assembly to form a working cavity; the piston assembly is arranged in the working cavity, and the upper cylinder cover mechanism, the cylinder body assembly, the piston assembly and the lower cylinder cover mechanism form a high-pressure air cavity; the piston assembly moves in a compression cavity of the cylinder assembly, and the piston assembly is provided with a low-pressure air cavity; the high-pressure air cavity is communicated with the compression cavity through a first check valve component; the low-pressure air chamber is communicated with the compression cavity through a second one-way valve component. The piston can compress air once every time the piston moves forwards and backwards in the cylinder, namely the piston compresses the air forwards and backwards to do work, and the mechanical efficiency of the compressor can be improved nearly by 50 percent.)

一种无油双向压缩活塞式空气压缩机

技术领域

本发明属于机械制造、机械运动及气体压缩等方面的技术领域，具体涉及一种无油双向压缩活塞式空气压缩机。

背景技术

空气压缩机是现代社会重要的空气动力能源的主要设备，而电动活塞式空气压缩机的应用尤为普及。原先的活塞式压缩机都是用润滑油来解决活塞与气缸之间因有频繁的相对运动而造成的磨损，润滑油的采用，变干摩擦为湿磨擦，既能够减小摩擦，又能加快散热，极大的提高了电动活塞式空气压缩机的耐久性。随着人们认识的提高和深入，润滑油除有减小摩擦、有利于散热的优点外，润滑油还有“气化”和“乳化”的缺点，对有些领域有极大的安全隐患，如用于城市公交的压缩机，为了提高公交车运行的安全性，克服润滑油对刹车气路的影响，城市公交车用空气压缩机电动无油化，已经成为当今科技高度发达时代的基本要求。

无油电动活塞式空气压缩机，目前广泛应用在各个行业和领域，作为提供清洁空气能源的主要设备，由于其结构比较简单、技术成熟、性能稳定、成本低廉等，倍受广大用户青睐。但是无油活塞式空气压缩机的工作原理，都是活塞在气缸中做往复运动时，活塞在气缸内往、返运动一次，活塞只能完成对空气的一次压缩，即活塞往、返运动一次，只能做功一次，机械效率较低。

发明内容

本发明要解决的是现有无油活塞式空气压缩机，活塞往复运动一次只能做工一次，机械效率低的技术问题，从而提供一种无油双向压缩活塞式空气压缩机。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种无油双向压缩活塞式空气压缩机，包括上气缸盖机构、气缸机构和下气缸盖机构；所述气缸机构，包括缸体组件和活塞组件；上气缸盖机构和下气缸盖机构分别缸体组件连接并构成工作腔；活塞组件安装在工作腔内，且上气缸盖机构、缸体组件、活塞组件和下气缸盖机构构成高压气腔；活塞组件在缸体组件的压缩腔体内移动，活塞组件自身设有低压气腔；高压气腔通过第一单向阀组件与压缩腔体相通；低压气腔通过第二单向阀组件与压缩腔体相通。

作为本发明的一种优选方案，所述缸体组件，包括缸体和压缩腔体，压缩腔***于缸体内并与缸体内壁有空隙；上气缸盖机构和下气缸盖机构分别与缸体连接，且上气缸盖机构的内壁、缸体的内壁、压缩腔体的外壁和下气缸盖机构的内壁构成高压气腔；高压气腔通过第一单向阀组件与压缩腔体连通，第一单向阀组件安装在压缩腔体侧端。

作为本发明的一种优选方案，所述第一单向阀组件包括第一单向阀板I和第一单向阀板II，第一单向阀板I安装在压缩腔体朝向上气缸盖机构的一端，且第一单向阀板I上设有至少一个第一单向阀I；第一单向阀板II安装在压缩腔体朝向下气缸盖机构的一端，且第一单向阀板II设有活塞穿孔和至少一个第一单向阀II。

作为本发明的一种优选方案，所述上气缸盖机构，包括上气缸盖，上气缸盖内侧设有凹槽I；所述下气缸盖组件，包括下气缸盖，下气缸盖设有凹槽II和活塞穿孔，活塞穿孔与凹槽II连通；凹槽I、压缩腔体的外壁、缸体的内壁和凹槽II构成高压气腔。

作为本发明的一种优选方案，在下气缸盖外侧设有凹槽III，活塞穿孔将凹槽II与凹槽III连通；且凹槽III与活塞组件的低压气腔相通，凹槽III既充当低压气腔的低压气源，也充当活塞杆与驱动连杆的连接空间。

作为本发明的一种优选方案，所述活塞组件，包括活塞和活塞杆，并且活塞及活塞杆用优质航空铝合金制造，活塞杆经陶瓷氧化处理，硬度在HV以上，既要保持活塞及活塞杆有较小的运动质量，还要有良好的耐磨性。这些性能是双向活塞能够往返做功、且具有良好耐久性的关键技术。

活塞在压缩腔体内移动；且活塞内设有气腔I，气腔I的侧壁设有第二单向阀组件，活塞杆的一端与活塞连接，且活塞杆的另一端向外穿过压缩腔体和下气缸盖后露出，且活塞杆内设有气腔II，气腔II与气腔I相通构成低压气腔。

作为本发明的一种优选方案，所述第二单向阀组件，包括第二单向阀I和第二单向阀II；至少一个第二单向阀I安装在活塞朝向上气缸盖的一端，至少一个第二单向阀II安装在活塞朝向下气缸盖的一端。

作为本发明的一种优选方案，在活塞杆位于活塞穿孔位置设有至少一个密封件，密封件采用聚四氟乙烯基体+石墨+黄铜粉+二硫化钼等材质，经充分混合、压制、烧结、加工。该密封件既有一定的弹性变形性能，还有足够的机械强度和耐磨性，良好的传热性，非常低的摩擦系数。

无油双向压缩活塞式空气压缩机的压缩方法，活塞在压缩腔体内往复运动一次实现对被压缩气体的两次压缩做功，并且将压缩后的高压气体汇集到高压气腔内。

当活塞朝向上气缸盖方向压缩时，活塞上的第二单向阀I关闭，第二单向阀II打开；第一单向阀I打开，第一单向阀II关闭；活塞与第一单向阀板I和压缩腔体内壁形成压缩腔，活塞与第一单向阀板II和压缩腔体内壁形成预备压缩腔；压缩腔内的空气被活塞压缩并从第一单向阀I进入到高压气腔内；低压气腔内的空气从第二单向阀II进入预备压缩腔内。

当活塞朝向下气缸盖压缩时，活塞上的第二单向阀I打开，第二单向阀II关闭；第一单向阀I关闭，第一单向阀II打开，活塞与第一单向阀板II和压缩腔体内壁形成压缩腔；活塞与第一单向阀板I和压缩腔体内壁形成预备压缩腔；压缩腔内的空气通过第一单向阀II进入高压气腔内；低压气腔内的空气从第二单向阀I进入预备压缩腔内。

本发明活塞在气缸内每往、反运动一次，活塞都能通过与压缩腔体、低压气腔以及单向阀的配合，能够对空气各压缩一次，即活塞的任一方向的运动，都能在压缩空气的同时完成吸气，往、返都压缩空气做功，也就是活塞没有空行程，能够几乎提高压缩机的机械效率接近50%。这种利用空心活塞杆把需要压缩的气体，引入到被压缩的空腔，虽然活塞杆也占有一定的空间，但毕竟将活塞压缩机的机械效率能够提高50%左右，机械效率的提高，就是降低了电机的功率损耗，也是对环境保护的一项实际贡献。再者，双向压缩，双向都能排气，使活塞压缩机的传动元件受力的均匀性增大，改善了传动件的受力状况，能够进一步提高活塞式空气压缩机的综合机械性能，如减小振动，降低噪音等。总之，本发明的推广和应用，对改善环境质量有现实意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明活塞由右向左压缩的状态图。

图3为本发明活塞由左向右压缩的状态图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

一种无油双向压缩活塞式空气压缩机，如图1所示，包括上气缸盖机构、气缸机构和下气缸盖机构；所述气缸机构，包括缸体组件和活塞组件；上气缸盖机构和下气缸盖机构分别缸体组件连接并构成工作腔；活塞组件安装在工作腔内。

所述缸体组件，如图1所示，包括缸体20和压缩腔体21，压缩腔体2120内并与缸体20内壁有空隙；[A1] 上气缸盖机构1和下气缸盖机构分别与缸体20连接。

所述上气缸盖机构，包括上气缸盖11，上气缸盖11内侧设有凹槽I12；所述下气缸盖组件，包括下气缸盖31，下气缸盖31设有凹槽II33和活塞穿孔34，活塞穿孔34与凹槽II33连通；凹槽I12、压缩腔体21的外壁、缸体20的内壁和凹槽II33构成高压气腔4。为了确保低压气的充足，在下气缸盖31外侧设有凹槽III35，活塞穿孔34将凹槽II33与凹槽III35连通；且凹槽III35与活塞组件的低压气腔5相通，凹槽III既充当低压气腔的低压气源，也充当活塞杆与驱动连杆的连接空间。

高压气腔4通过第一单向阀组件与压缩腔体21相通；第一单向阀组件安装在压缩腔体21侧端，且所述的第一单向阀组件包括第一单向阀板I61和第一单向阀板II62，第一单向阀板I61安装在压缩腔体21朝向上气缸盖机构的一端，且第一单向阀板I61上设有至少一个第一单向阀I611；第一单向阀板II62安装在压缩腔体21朝向下气缸盖机构的一端，且第一单向阀板II62设有活塞穿孔621和至少一个第一单向阀II622。

所述活塞组件，包括活塞22和活塞杆23，并且活塞及活塞杆用优质航空铝合金制造，活塞杆经陶瓷氧化处理，硬度在HV1200以上，既要保持活塞及活塞杆有较小的运动质量，还要有良好的耐磨性。这些性能是双向活塞能够往返做功、且具有良好耐久性的关键技术。

活塞22在压缩腔体21内移动；且活塞22内设有气腔I24，气腔I24的侧壁设有第二单向阀组件，活塞杆23的一端与活塞22连接，且活塞杆23的另一端向外穿过压缩腔体21和下气缸盖31后露出，并且在活塞杆23位于活塞穿孔34位置设有至少一个密封件8，密封件采用聚四氟乙烯基体+石墨+黄铜粉+二硫化钼等材质，经充分混合、压制、烧结、加工。该密封件既有一定的弹性变形性能，还有足够的机械强度和耐磨性，良好的传热性，非常低的摩擦系数。并且为了确保活塞的直线行进，在下气缸盖处还设有导向件，同时，为了提高活塞杆与密封件和导向件的耐磨性，减小摩擦阻力，将铝合金活塞杆外表面进行陶瓷氧化处理，硬度在HV1200以上。

活塞杆23内设有气腔II25，气腔II25与气腔I24相通构成低压气腔5。

低压气腔5通过第二单向阀组件7与压缩腔体21相通，第二单向阀组件7安装在气腔I24的侧壁，且所述的第二单向阀组件，包括第二单向阀I71和第二单向阀II72；至少一个第二单向阀I71安装在活塞22朝向上气缸盖11的一端，至少一个第二单向阀II72安装在活塞22朝向下气缸盖31的一端。

而对于无油双向压缩活塞式空气压缩机的压缩方法，活塞22在压缩腔体21内往复运动一次实现对被压缩气体的两次压缩做功，并且将压缩后的高压气体汇集到高压气腔内。

具体地，如图2所示，当活塞22朝向上气缸盖11方向压缩时，活塞22上的第二单向阀I71关闭，第二单向阀II72打开；第一单向阀I611打开，第一单向阀II622关闭；活塞22与第一单向阀板I61和压缩腔体21内壁形成压缩腔，活塞22与第一单向阀板II62和压缩腔体21内壁形成预备压缩腔，为活塞由左向右运动压缩气体做好了准备；压缩腔内的空气被活塞22压缩并从第一单向阀I611进入到高压气腔4内；低压气腔5内的空气从第二单向阀II72进入预备压缩腔内。

如图3所示，当活塞22朝向下气缸盖31压缩时，活塞22上的第二单向阀I71打开，第二单向阀II72关闭；第一单向阀I611关闭，第一单向阀II622打开，活塞22与第一单向阀板II62和压缩腔体21内壁形成压缩腔；活塞22与第一单向阀板I61和压缩腔体21内壁形成预备压缩腔，为活塞由右向左运动压缩气体做好了准备；压缩腔内的空气通过第一单向阀II622进入高压气腔4内；低压气腔5内的空气从第二单向阀I71进入预备压缩腔内。

本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。