一种压缩空气升压器的制作方法

1.本发明涉及压缩空气升压技术领域，具体涉及一种压缩空气升压器。


背景技术：

2.在工业应用领域，压缩空气通常都是由空压机提供。然而在很多场合，生产现场所使用的空气压缩机往往无法满足特定高压应用的需要。例如，由于连接空压机的管路较长，会在压缩空气管路中产生产生较大的压降，压缩空气输送到应用终端时其压力较低，从而无法满足高压力风动设备的使用要求。
3.因此，如何设计制造出一种能够在现有压缩空气的基础上对压缩空气进行升压的装置以满足现场应用的需要，是本领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提出一种压缩空气升压器，旨在利用现有压缩空气资源，对压缩空气进行再压缩，以实现压缩空气的较大增压，从而满足现场应用的需要。具体的技术方案如下：
5.一种压缩空气升压器，包括缸体组件和通过管路连接所述缸体组件的气动控制组件；
6.其中，所述缸体组件包括缸体和固定设置在所述缸体中部内腔部位的中间隔离圈，所述缸体的左右两端分别设置有左端盖板和右端盖板，在所述缸体内位于所述中间隔离圈的左右两侧分别设置有左活塞和右活塞，所述左活塞和右活塞之间连接有活塞杆，所述活塞杆移动穿越所述中间隔离圈的中心内孔并与所述中心内孔密封配合，所述缸体内腔被所述左端盖板、左活塞、中间隔离圈、右活塞、右端盖板从左至右依次分隔为a腔、b腔、c腔和d腔，所述中间隔离圈上朝向b腔的一面设置有连通所述b腔与缸体外部的b腔通气孔，所述中间隔离圈上朝向c腔的一面设置有连通所述c腔与缸体外部的c腔通气孔，所述左端盖板上设置有连通所述a腔与缸体外部的a腔通气孔，所述右端盖板上设置有连通所述d腔与缸体外部的d腔通气孔，所述左端盖板上设置有左端行程阀，所述右端盖板上设置有右端行程阀，所述左端行程阀的移动阀芯一端连通所述a腔，所述右端行程阀的移动阀芯一端连通所述d腔；
7.其中，所述气动控制组件包括两位四通气动换向阀、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀，所述两位四通气动换向阀上用于阀芯换向以实现通路切换的两个气动控制端分别通过管路连接所述左端行程阀和右端行程阀，所述两位四通气动换向阀包括一个进气端口、一个排气端口和一对进出切换端口，所述的一对进出切换端口分别通过管路连接所述b腔通气孔和c腔通气孔，所述进气端口通过管路与原始压缩空气源相连接，所述原始压缩空气源还通过管路及第一单向阀连接至d腔通气孔、通过管路及第二单向阀连接至a腔通气孔，所述a腔通气孔上还连接有a腔增压输出管路，所述d腔通气孔上还连接有d腔增压输出管路，所述a腔增压输出管路上设置有第四单向阀，所述d腔增压输出管路上
设置有第三单向阀，所述a腔增压输出管路和d腔增压输出管路的出口并接在一起后形成压缩空气的增压空气输出口。
8.优选的，所述增压空气输出口通过管路连接至空气瓶。
9.作为本发明中所述缸体组件的优选方案，所述缸体包括独立的左缸体和右缸体，所述中间隔离圈对接在所述左缸体和右缸体之间，所述左端盖板、右端盖板之间通过分布于所述缸体外围的若干数量的拉紧螺栓和螺母将所述左缸体、中间隔离圈、右缸体轴向夹紧。
10.优选的，所述活塞杆的两端分别与所述左活塞、右活塞螺纹连接。
11.优选的，所述行程阀包括阀体和活动设置在阀体内的所述移动阀芯，所述阀体固定在所述盖板上，所述移动阀芯的另一端与所述阀体之间设置有顶压弹簧，所述原始压缩空气源通过管路连接至所述移动阀芯与所述阀体之间的顶压弹簧空间内。
12.本发明的工作原理如下：
13.当升压器连接上原始压缩空气源后，压缩空气通过第一单向阀、第二单向阀分别进入升压器d腔、a腔，后通过增压输出管路到达第三单向阀、第四单向阀通向空气瓶；压缩空气的另一路通向二位四通气动换向阀，由二位四通气动换向阀控制进入升压器的c腔/b腔，当二位四通气动换向阀处于右位工作状态，压缩空气通过二位四通气动换向阀通向c腔，b腔则通大气，此时a腔、c腔同时具有压缩空气的压力，联合推动活塞组件右移，迫使d腔压力升高，d腔输出高压空气使得第一单向阀关闭，第三单向阀打开，向空气瓶充气，当活塞组件到达右端时，活塞顶开右端行程阀，高压空气通过右端行程阀到达二位四通气动换向阀的控制端，并对二位四通气动换向阀进行换向，使得二位四通气动换向阀切换到左位工作状态，此时二位四通气动换向阀通过管路对升压器b腔进行充气，b腔和d腔同时具有压缩空气压力，联合推动活塞组件左移，迫使a腔压力升高，a腔输出高压空气使得第二单向阀关闭，第四单向阀打开，向空气瓶充气，当活塞组件到达左端时，活塞顶开左端行程阀，高压空气通过左端行程阀到达二位四通气动换向阀的控制端，并对二位四通气动换向阀进行换向，如此周而复始，直至空气瓶压力达到a/d腔压力自动停止，当空气瓶压力低于a/d腔压力时自动启动。
14.本发明的压缩空气升压器其增压倍数的计算方法如下：所述活塞的直径为x，所述活塞杆的直径为y，在不计摩擦阻力的情况下所述压缩空气升压器的增压倍数为(x2 (x2－y2))
÷
x2。
15.例如，设压缩空气升压器的活塞直径为200mm，活塞杆直径为50mm，按上述方法计算，则得到压缩空气升压器的增压倍数为1.9375倍。如压缩空气原来的压力为10bar，则升压后的压缩空气压力将达到19.375bar。
16.优选的，还可以将本发明中的压缩空气升压器以及连接在所述压缩空气升压器的增压空气输出口上的空气瓶作为一个基本增压单元，通过将多个基本增压单元通过管路串联起来形成逐级增压，从而进一步提高增压倍数。例如，三个基本增压单元串联后所得到的最后一级输出的压缩空气的增压倍数为1.9375
×
1.9375
×
1.9375＝7.27倍。
17.本发明的有益效果是：装置结构简单，使用安全可靠，利用压缩空气本身产生的推力差，对压缩空气本身进行再压缩，且本装置可自行对压缩空气进行再压缩，不需要配备任何动力电缆、电动机或其他驱动装置，在特定区域使用可以省去很多成本，具有良好的经济
效益。
附图说明
18.图1是本发明的一种压缩空气升压器的结构示意图；
19.图2是图1的局部放大视图。
20.图中：1、缸体，2、中间隔离圈，3、左端盖板，4、右端盖板，5、左活塞，6、右活塞，7、活塞杆，8、b腔通气孔，9、c腔通气孔，10、a腔通气孔，11、d腔通气孔，12、左端行程阀，13、右端行程阀，14、两位四通气动换向阀，15、第一单向阀，16、第二单向阀，17、第三单向阀，18、第四单向阀，19、左缸体，20、右缸体，21、拉紧螺栓，22、阀体，23、移动阀芯，24、顶压弹簧。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
22.如图1至2所示为本发明的一种压缩空气升压器的实施例，包括缸体组件和通过管路连接所述缸体组件的气动控制组件；
23.其中，所述缸体组件包括缸体1和固定设置在所述缸体1中部内腔部位的中间隔离圈2，所述缸体1的左右两端分别设置有左端盖板3和右端盖板4，在所述缸体1内位于所述中间隔离圈2的左右两侧分别设置有左活塞5和右活塞6，所述左活塞5和右活塞6之间连接有活塞杆7，所述活塞杆7移动穿越所述中间隔离圈2的中心内孔并与所述中心内孔密封配合，所述缸体1内腔被所述左端盖板3、左活塞5、中间隔离2圈、右活塞6、右端盖板4从左至右依次分隔为a腔、b腔、c腔和d腔，所述中间隔离圈2上朝向b腔的一面设置有连通所述b腔与缸体1外部的b腔通气孔8，所述中间隔离圈2上朝向c腔的一面设置有连通所述c腔与缸体1外部的c腔通气孔9，所述左端盖板3上设置有连通所述a腔与缸体1外部的a腔通气孔10，所述右端盖板4上设置有连通所述d腔与缸体1外部的d腔通气孔11，所述左端盖板3上设置有左端行程阀12，所述右端盖板4上设置有右端行程阀13，所述左端行程阀12的移动阀芯一端连通所述a腔，所述右端行程阀13的移动阀芯一端连通所述d腔；
24.其中，所述气动控制组件包括两位四通气动换向阀14、第一单向阀15、第二单向阀16、第三单向阀17和第四单向阀18，所述两位四通气动换向阀14上用于阀芯换向以实现通路切换的两个气动控制端分别通过管路连接所述左端行程阀12和右端行程阀13，所述两位四通气动换向阀14包括一个进气端口、一个排气端口和一对进出切换端口，所述的一对进出切换端口分别通过管路连接所述b腔通气孔8和c腔通气孔9，所述进气端口通过管路与原始压缩空气源相连接，所述原始压缩空气源还通过管路及第一单向阀15连接至d腔通气孔11、通过管路及第二单向阀16连接至a腔通气孔10，所述a腔通气孔10上还连接有a腔增压输出管路，所述d腔通气孔11上还连接有d腔增压输出管路，所述a腔增压输出管路上设置有第四单向阀18，所述d腔增压输出管路上设置有第三单向阀17，所述a腔增压输出管路和d腔增压输出管路的出口并接在一起后形成压缩空气的增压空气输出口。
25.优选的，所述增压空气输出口通过管路连接至空气瓶。
26.作为本实施例中所述缸体组件的优选方案，所述缸体1包括独立的左缸体19和右缸体20，所述中间隔离圈2对接在所述左缸体19和右缸体20之间，所述左端盖板3、右端盖板
4之间通过分布于所述缸体1外围的若干数量的拉紧螺栓21和螺母将所述左缸体19、中间隔离圈2、右缸体20轴向夹紧。
27.优选的，所述活塞杆7的两端分别与所述左活塞5、右活塞6螺纹连接。
28.优选的，所述行程阀12、13包括阀体22和活动设置在阀体22内的所述移动阀芯23，所述阀体22固定在所述盖板3、4上，所述移动阀芯23的另一端与所述阀体22之间设置有顶压弹簧24，所述原始压缩空气源通过管路连接至所述移动阀芯23与所述阀体22之间的顶压弹簧24空间内。
29.本实施例的工作原理如下：
30.当升压器连接上原始压缩空气源后，压缩空气通过第一单向阀15、第二单向阀16分别进入升压器d腔、a腔，后通过增压输出管路到达第三单向阀17、第四单向阀18通向空气瓶；压缩空气的另一路通向二位四通气动换向阀14，由二位四通气动换向阀控制14进入升压器的c腔/b腔，当二位四通气动换向阀14处于右位工作状态，压缩空气通过二位四通气动换向阀14通向c腔，b腔则通大气，此时a腔、c腔同时具有压缩空气的压力，联合推动活塞组件右移，迫使d腔压力升高，d腔输出高压空气使得第一单向阀15关闭，第三单向阀17打开，向空气瓶充气，当活塞组件到达右端时，活塞顶开右端行程阀13，高压空气通过右端行程阀13到达二位四通气动换向阀14的控制端，并对二位四通气动换向阀14进行换向，使得二位四通气动换向阀14切换到左位工作状态，此时二位四通气动换向阀14通过管路对升压器b腔进行充气，b腔和d腔同时具有压缩空气压力，联合推动活塞组件左移，迫使a腔压力升高，a腔输出高压空气使得第二单向阀16关闭，第四单向阀18打开，向空气瓶充气，当活塞组件到达左端时，活塞顶开左端行程阀12，高压空气通过左端行程阀12到达二位四通气动换向阀14的控制端，并对二位四通气动换向阀14进行换向，如此周而复始，直至空气瓶压力达到a/d腔压力自动停止，当空气瓶压力低于a/d腔压力时自动启动。
31.本实施例的压缩空气升压器其增压倍数的计算方法如下：所述活塞5、6的直径为x，所述活塞杆7的直径为y，在不计摩擦阻力的情况下所述压缩空气升压器的增压倍数为(x2 (x2－y2))
÷
x2。
32.例如，设压缩空气升压器的活塞直径为200mm，活塞杆直径为50mm，按上述方法计算，则得到压缩空气升压器的增压倍数为1.9375倍。如压缩空气原来的压力为10bar，则升压后的压缩空气压力将达到19.375bar。
33.优选的，还可以将本实施例中的压缩空气升压器以及连接在所述压缩空气升压器的增压空气输出口上的空气瓶作为一个基本增压单元，通过将多个基本增压单元通过管路串联起来形成逐级增压，从而进一步提高增压倍数。例如，三个基本增压单元串联后所得到的最后一级输出的压缩空气的增压倍数为1.9375
×
1.9375
×
1.9375＝7.27倍。
34.本实施例的有益效果是：装置结构简单，使用安全可靠，利用压缩空气本身产生的推力差，对压缩空气本身进行再压缩，且本装置可自行对压缩空气进行再压缩，不需要配备任何动力电缆、电动机或其他驱动装置，在特定区域使用可以省去很多成本，具有良好的经济效益。
35.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。