一种三级高压泵
阅读说明：本技术 一种三级高压泵 (Three-stage high-pressure pump ) 是由 高杨清 高雪峰 苏明明 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种三级高压泵,涉及气泵领域,气缸盖、一级活塞和一级气缸管组成体积可变的一级气缸；二级气缸管一端安装在一级活塞开设的孔内,另一端安装在二级活塞上,二级活塞安装在定位座上；所述二级气缸管、单向阀座和二级活塞组成体积可变的二级气缸；气缸盖上安装有三级活塞的一端,三级活塞另一端外侧壁设置有三级气缸管,三级活塞中心孔内设置有高压单向阀；所述三级气缸管安置于一级活塞开设的孔内,三级气缸管下方设置有单向阀座；所述单向阀座、三级气缸管、三级活塞组成体积可变的三级气缸。本发明为三级高压气体泵,三级压缩,耗能低,压力大,可以满足大功率、大排气量要求,另外本发明结构紧凑占空间小。(The invention discloses a three-stage high-pressure pump, which relates to the field of air pumps.A first-stage cylinder with variable volume is formed by a cylinder cover, a first-stage piston and a first-stage cylinder pipe; one end of the secondary cylinder pipe is arranged in a hole formed in the primary piston, the other end of the secondary cylinder pipe is arranged on the secondary piston, and the secondary piston is arranged on the positioning seat; the secondary cylinder pipe, the one-way valve seat and the secondary piston form a secondary cylinder with variable volume; one end of a tertiary piston is mounted on the cylinder cover, a tertiary cylinder pipe is arranged on the outer side wall of the other end of the tertiary piston, and a high-pressure one-way valve is arranged in a central hole of the tertiary piston; the three-stage cylinder pipe is arranged in a hole formed in the first-stage piston, and a one-way valve seat is arranged below the three-stage cylinder pipe; the one-way valve seat, the three-stage cylinder pipe and the three-stage piston form a three-stage cylinder with variable volume. The three-stage high-pressure gas pump has three-stage compression, low energy consumption and high pressure, can meet the requirements of high power and large gas discharge amount, and has a compact structure and small occupied space.)
技术领域
本发明涉及高压泵技术领域，尤其涉及到一种三级高压泵。
背景技术
目前市场上销售的高压气泵，一般都是通过多级增压后输出高压气体，但最多不超过三级增压；其次，其散热的方式，主要是依靠空气自然冷却，这类高压气泵，其存在的主要缺点：一是输出的工作压力低，一般不超过20MP；二是散热效果差，工作时高压腔体与高压活塞易发热，不能长时间连续快速工作；三是不宜应用电机驱动，升压速度慢，工作效率低。
另外，现有技术中，高压气泵结构庞大，以至振动噪声很大，由于整体结构庞大，使得机器的占地面积很大，需要很大的空间及安装场地，同时也给安装维修带来了很多的不便，由于结构比较庞大，使得高压气泵能耗比较大，对能源的需求大，不能满足日益增高的环保要求。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种三级高压泵，可满足大功率、大排气量、小体积的设计要求，且能实现三级压缩，耗能低，压力高。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种三级高压泵，包括定位座、一级气缸管、气缸盖、一级活塞、连杆、二级气缸管、二级活塞、三级气缸管、三级活塞、单向阀座和高压单向阀；
所述定位座上设有沿其厚度方向贯通的安装孔；
所述一级气缸管为中空柱状结构，所述一级气缸管的一端设于所述定位座；
所述气缸盖设于所述一级气缸管的另一端并封闭所述一级气缸管，所述气缸盖设有与所述一级气缸管连通的进气口；
所述一级活塞设于所述一级气缸管内，所述一级活塞沿所述一级气缸管的轴向可活动；
所述连杆的一端穿过所述安装孔与所述一级活塞连接，所述连杆可活动以带动所述一级活塞；
所述二级气缸管设于所述一级气缸管内，所述二级气缸管的第一端与所述一级活塞连接；
所述二级活塞设于所述二级气缸管内，所述二级活塞与所述定位座连接；
所述三级气缸管设于所述一级活塞内；所述三级活塞设于所述三级气缸管内，所述三级活塞与所述气缸盖连接，所述三级活塞设有沿其轴向贯通的中心孔；
所述单向阀座设于所述二级气缸管与所述三级气缸管之间；
所述高压单向阀设于所述单向阀座，且位于所述中心孔内。
进一步的，所述一级活塞上开设有与所述进气口连通的进气通道，所述单向阀座上开设有导流孔，所述三级高压泵还包括二段单向阀，所述二段单向阀设于所述进气通道与所述导流孔之间，所述二段单向阀可打开和关闭以连通和断开所述进气通道与所述导流孔。
进一步的，所述单向阀座上还开设有与所述三级气缸管连通的三段进气通道，所述三级高压泵还包括三段单向阀，所述三段单向阀设于所述进气通道与所述三段进气通道之间，所述三段单向阀可打开和关闭以连通和断开所述进气通道与所述三段进气通道。
进一步的，所述一级活塞为T字形结构，所述三级活塞沿所述一级活塞的轴向穿过所述一级活塞与所述气缸盖连接。
进一步的，所述一级活塞包括纵向段和横向段；所述纵向段沿所述一级气缸管的轴向延伸，所述三级活塞设于所述纵向段；所述横向段设于所述纵向段的一端，所述横向段与所述纵向段垂直连接形成T字形，所述连杆的一端套设于所述纵向段且与所述横向段通过连杆销子连接。
进一步的，所述气缸盖上安装有输出接头，压缩后的气体经高压单向阀进入输出接头经输出接头流出。
进一步的，所述进气口内设置有一级单向阀，气体经所述一级单向阀进入所述一级气缸管内。
进一步的，所述一级气缸与一级活塞之间设置有一级活塞环；所述二级活塞与二级气缸管之间设置有二级活塞环，三级气缸管与三级活塞之间设置有高压活塞环。
进一步的，所述单向阀座为倒T字形结构，所述单向阀座包括凸起部分和平台部分，其中，所述凸起部分置于所述三级气缸管内且靠近所述三级活塞，所述平台部分的外圈与所述第一活塞螺纹连接，所述第一活塞与第二气缸管螺纹连接。
进一步的，所述二级活塞、所述一级活塞的部分外侧壁上均开设有锯齿形结构。
三级高压泵的工作方法，连杆带动一级活塞上行时，一级气缸与三级气缸内气体被压缩，二级气缸进气；
具体为：气体经进气口通过一级单向阀进入一级气缸内，连杆带动一级活塞在一级气缸管上行从而使得一级气缸内的气体压力变大，气体经进气孔进入二级气缸，此时，二级气缸处于进气状态，由于三级气缸管相对三级活塞滑动使得三级气缸内的气体压力变大，因此，三级气缸内的气体处于压缩状态；
连杆带动一级活塞下行时，一级气缸与三级气缸内进气，二级气缸内气体被压缩；
具体为：连杆带动一级活塞下行，一级气缸体积变大处于进气状态，一级活塞带动二级气缸管沿二级活塞活动从而使得二级气缸内的气体压力变大，气体经三段单向阀进入三级气缸内，此时，三级气缸管相对三级活塞滑动使得三级气缸体积变大，此时，三级气缸处于进气状态。
有益效果：
1.本发明为三级高压气体泵，三级压缩，耗能低，压力大，可以满足大功率、大排气量要求，另外本发明结构紧凑占空间小。
2.本发明可通过风冷方便对三级高压泵进行冷却，另外，在一级气缸管上开设横向孔、二级活塞和一级活塞上开设锯齿形结构可以提高冷却效率。
3.通过设置二级活塞环、一级活塞环和高压活塞环与二级气缸管、一级气缸管和三级气缸管可实现动密封。
4.一级活塞为T字形结构设计，使得一级活塞的工作部分与非工作部分区分开，一方面可以节省材料，另一方面可是提高冷却效率，减少非必要的能量消耗，比如活塞和气缸管之间非必要的摩擦，第一气缸管与第一活塞之间的间隙增多，可以提高风冷的效率；另外，一级活塞中心开设阶梯孔，开设阶梯孔的目的为了方便阶梯孔内置的结构安装和定位。
5.在第三活塞中心开设阶梯通孔，内置高压单向阀和限位杆，可实现经三级压缩后的气体进入输气接头后去驱动执行件，另外，通过设置限位杆使得三级压缩后的气体经限位杆与中心孔之间的间隙流出提高了气体的流动速度，同时对气体起到导向作用。
6.一级活塞上开设数个进气孔，使得气体经数个气孔同时进入提高了进气速率。
附图说明
图1为根据本发明实施例涉及到的一种三级高压泵的结构示意图。
附图标记：
1-进气口；2-一级单向阀；3-一级气缸；4-一级活塞；5-三级气缸管；6-三级活塞；7-高压活塞环；8-三级气缸；9-三段单向阀；10-二级气缸；11-二级活塞；12-曲轴；13-电机；14-曲轴箱；15-定位座；16-连杆；17-二级活塞环；18-二级气缸管；19-二段单向阀；20-一级气缸管；21-高压单向阀；22-连杆销子；23-一级活塞环；24-气缸盖；25-输出接头；26-限位杆；27-单向阀座；28-进气孔；29-导流孔；30-三段进气孔。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种三级高压泵，包括定位座15、一级气缸管20、气缸盖24、一级活塞4、连杆16、二级气缸管18、二级活塞11、三级气缸管5、三级活塞6、单向阀座27和高压单向阀21；
所述定位座15上设有沿其厚度方向贯通的安装孔；
所述一级气缸管20为中空柱状结构，所述一级气缸管20的一端设于所述定位座15；
所述气缸盖24设于所述一级气缸管20的另一端并封闭所述一级气缸管20，所述气缸盖24设有与所述一级气缸管20连通的进气口；
所述一级活塞4设于所述一级气缸管20内，所述一级活塞4沿所述一级气缸管20的轴向可活动；
所述连杆16的一端穿过所述安装孔与所述一级活塞4连接，所述连杆16可活动以带动所述一级活塞4；
所述二级气缸管18设于所述一级气缸管20内，所述二级气缸管18的第一端与所述一级活塞4连接；
所述二级活塞11设于所述二级气缸管18内，所述二级活塞11与所述定位座15连接；
所述三级气缸管5设于所述一级活塞4内；所述三级活塞6设于所述三级气缸管5内，所述三级活塞6与所述气缸盖24连接，所述三级活塞6设有沿其轴向贯通的中心孔；
所述单向阀座27设于所述二级气缸管18与所述三级气缸管5之间；
所述高压单向阀21设于所述单向阀座27，且位于所述中心孔内。
所述一级活塞4上开设有与所述进气口连通的进气通道28，所述单向阀座27上开设有导流孔29，所述三级高压泵还包括二段单向阀19，所述二段单向阀19设于所述进气通道28与所述导流孔29之间，所述二段单向阀19可打开和关闭以连通和断开所述进气通道28与所述导流孔29。
其中，所述单向阀座27上还开设有与所述三级气缸管5连通的三段进气通道30，所述三级高压泵还包括三段单向阀9，所述三段单向阀9设于所述进气通道28与所述三段进气通道30之间，所述三段单向阀9可打开和关闭以连通和断开所述进气通道28与所述三段进气通道30。
其中，所述一级活塞4为T字形结构，所述三级活塞6沿所述一级活塞4的轴向穿过所述一级活塞4与所述气缸盖连接。
其中，所述一级活塞4包括纵向段和横向段；所述纵向段沿所述一级气缸管20的轴向延伸，所述三级活塞6设于所述纵向段；所述横向段设于所述纵向段的一端，所述横向段与所述纵向段垂直连接形成T字形，所述连杆的一端套设于所述纵向段且与所述横向段通过连杆销子22连接。
其中，所述气缸盖24上安装有输出接头25，压缩后的气体经高压单向阀21进入输出接头25经输出接头25流出。
其中，所述进气口1内设置有一级单向阀2，气体经所述一级单向阀2进入所述一级气缸管20内。
其中，所述一级气缸3与一级活塞4之间设置有一级活塞环23；所述二级活塞11与二级气缸管18之间设置有二级活塞环17，三级气缸管5与三级活塞6之间设置有高压活塞环7。
其中，所述单向阀座27为倒T字形结构，所述单向阀座27包括凸起部分和平台部分，其中，所述凸起部分置于所述三级气缸管5内且靠近所述三级活塞6，所述平台部分的外圈与所述第一活塞4螺纹连接，所述第一活塞4与第二气缸管18螺纹连接。所述二级活塞11、所述一级活塞4的部分外侧壁上均开设有锯齿形结构。
工作过程：
气体经进气口1通过一级单向阀2进入一级气缸3内，连杆16带动一级活塞4在一级气缸管20上行从而使得一级气缸3内的气体压力变大，气体经进气孔28进入二级气缸10，此时，二级气缸10处于进气状态，由于三级气缸管6相对三级活塞6滑动使得三级气缸8内的气体压力变大，因此，三级气缸8内的气体处于压缩状态；
连杆16带动一级活塞4下行，一级气缸3体积变大处于进气状态，一级活塞4带动二级气缸管18沿二级活塞11活动从而使得二级气缸10内的气体压力变大，气体经三段单向阀9进入三级气缸8内，此时，三级气缸管6相对三级活塞6滑动使得三级气缸8体积变大，此时，三级气缸8处于进气状态。
结合附图1所示，电机13通过螺栓安装在曲轴箱14的一侧，电机13带动曲轴12转动，曲轴12上安装有两个轴承的内圈，轴承的外圈上分别安装有连杆16，通过曲轴12的转动可以带动连杆12上的一级活塞4沿一级气缸管20内壁上下往复滑动，曲轴12、连杆16、一级活塞组成四杆机构。
其中，一级气缸管20安装有气缸盖24，气缸盖24与一级气缸管20之间通过密封件密封，气缸盖24上开设有进气口1，净化后的气体通过进气口1出口端设置的一级单向阀2进入一级气缸3内，进气口1为L型结构，一级单向阀2包括阀片和阀片挡板，阀片和阀片挡板一端通过螺钉安装于气缸盖24下方，阀片一侧覆盖进气口1出口端，阀片挡板一侧呈6～8°夹角设置于阀片下方；二段单向阀19与一级单向阀2结构类似。
一级活塞4为T字形结构，通过连杆销子22与连杆16连接，一级活塞4中心开设有阶梯孔，开设阶梯孔的目的是方便各个部件的安装与定位，一级活塞4外侧壁一端开设有锯齿形结构，目的是为了增大间隙，提高冷却效果，其中，阶梯孔内安装定位放置有三级气缸管5，三级气缸管5内设置有三级活塞6的一部分，三级活塞6的另外一部分设置在气缸盖24内，三级活塞6相对气缸盖24位置不动，三级活塞6与三级气缸管5之间设置有高压活塞环7，通过高压活塞环7可实现两者动连接；阶梯孔内还安装有单向阀座27，单向阀座27置于三级气缸管5的下方位置，且通过自身带有的外螺纹与阶梯孔内的内螺纹配合螺纹连接，单向阀座27结构为凸字形结构，上方为凸台结构，下方为平台结构，上方的凸台结构置于三级气缸管5内，且与三级活塞6下方靠近，下方的平台结构部分外侧壁与一级活塞4和二级气缸管18之间通过密封件连接，单向阀座27上开设有与进气孔28可导通的导气孔29，导气孔29通过二级单向阀19实现开闭，单向阀座27中心开设有三段进气孔30，三段进气孔30出口端设置有三段单向阀9，三段单向阀9为球阀，包括球形体和弹簧。
二级活塞11通过螺栓安装在定位座15上，二级活塞11上开设有锯齿形结构，用来增大间隙，提高散热效率，二级活塞11与二级活塞环17之间设置有二级活塞环17，二级活塞环17用于实现二者之间的动密封。
一级活塞4向下移动时，一级单向阀2打开，气体通过进气端经过进气口1进入一级气缸3，当一级活塞4向上方向移动时一级单向阀2关闭，一级气缸3气体处于压缩状态；压缩气体通过二段单向阀19进入二级气缸10，一级活塞4向下移动时，二级气缸10内气体处于压缩状态；压缩气体通过三段单向阀9进入三级气缸8，一级活塞4上行时，三级气缸8内气体处于压缩状态，气体通过高压单向阀21输出产生的高压气体。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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