气体多级压缩装置的制作方法

1.本实用新型涉及压缩气体的装置，具体涉及一种能对气体进行多级压缩的装置。


背景技术：

2.气体多级压缩装置广泛用于天然气、氢气等气体的压缩，目前使用的多级气体压缩机，为同轴设置的多个压缩缸连为一体使用，无论油缸活塞还是压缩缸活塞都通过螺接的方式与活塞杆固接在一起，一般采用双作用油缸，通过油缸的往复运动驱动压缩缸的活塞往复动作实现气体的压缩。上述多级气体压缩机，工作过程中，活塞交替受到活塞杆拉力和压力，时间长了容易造成活塞杆与活塞的连接失效或活塞杆断裂；另外，由于需要连接的部件多，尤其是多个活塞通过与活塞杆螺接的方式形成一个运动的整体，很难保证该运动整体的同轴度，对缸体、活塞杆以及活塞的同轴度要求较高，造成加工精度高和装配难度大，从而加大了制造成本和使用成本。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是提供一种气体多级压缩装置，可以有效避免活塞杆与活塞的连接失效，可有效降低加工精度和装配难度。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有如下结构的气体多级压缩装置，包括液压缸和气体压缩缸，其结构特点在于：所述液压缸包括左端液压缸和右端液压缸，气体压缩缸包括低压缸、中压缸和高压缸；液压缸和气体压缩缸同轴设置，从左至右依次为左端液压缸、低压缸、高压缸、中压缸和右端液压缸；左端液压缸和低压缸通过第一连接座相连，低压缸和高压缸通过第二连接座相连，高压缸和中压缸通过第三连接座相连，中压缸和右端液压缸通过第四连接座相连；左端液压缸内设有左液压活塞、右端液压缸内设有右液压活塞，第一活塞杆穿过第一连接座后其左端顶靠在左液压活塞上、其右端位于低压缸内，第一活塞杆上设有与第一活塞杆一体加工成型的且位于低压缸内的低压活塞；第三活塞杆穿过第四连接座后其右端顶靠在右液压活塞上、其左端位于中压缸内，第三活塞杆上设有与第三活塞杆一体加工成型的且位于中压缸内的中压活塞；第二活塞杆的左端穿过第二连接座后与第一活塞杆相连、右端穿过第三连接座后与第三活塞杆相连，第二活塞杆上设有与第二活塞杆一体加工成型的且位于高压缸内的高压活塞；第一连接座上部设有与左端液压缸的内腔右端连通的排空孔，第四连接座上部设有与右端液压缸的内腔左端连通的排空孔；第一连接座的上部和下部分别设有与低压缸内腔左端连通的一级出气孔和一级进气孔，第二连接座的上部设有与低压缸内腔右端连通的一级出气孔和设有与高压缸内腔左端连通的三级出气孔、下部设有与低压缸内腔右端连通的一级进气孔和设有与高压缸内腔左端连通的三级进气孔；第三连接座的上部设有与高压缸内腔右端连通的三级出气孔和设有与中压缸内腔左端连通的二级出气孔、下部设有与高压缸内腔右端连通的三级进气孔和设有与中压缸内腔左端连通的二级进气孔；第四连接座上部设有与中压缸内腔右端连通的二级出气孔、下部设有与中压缸内腔右端连通的二级进气孔；所述出气孔和进气孔上
连接有单向阀或出气孔和进气孔内装有单向阀，所述一级出气孔与所述二级进气孔连通，所述二级出气孔与所述三级进气孔连通，所述左端液压缸的左端设有进液孔、右端液压缸右端设有进液孔；所述活塞杆与相应的连接座之间设有密封机构。
5.所述左液压活塞上设有左插装沉孔，第一活塞杆左端面顶靠在左插装沉孔的底面上，第一活塞杆与左插装沉孔为间隙配合；所述右液压活塞上设有右插装沉孔，第三活塞杆右端面顶靠在右插装沉孔的底面上，第三活塞杆与右插装沉孔为间隙配合。
6.所述密封机构包括第一活塞杆密封机构、第二活塞杆密封机构和第三活塞杆密封机构。
7.所述第一活塞杆密封机构包括第一连接座，所述第一连接座为由内座体和外座体构成的两体结构，外座体的活塞杆穿装孔的孔壁上设有环槽，环槽内装有与第一活塞杆密封配合的外座体密封圈；内座体的活塞杆穿装孔为台阶孔且称为座体台阶孔，座体台阶孔的小孔用于活塞杆穿装，座体台阶孔的大孔内至少装有两个环盘，所述环盘的厚度之和与座体台阶孔的大孔的深度相同，所述环盘上设有台阶孔且称为盘体台阶孔，盘体台阶孔的小孔用于活塞杆穿装；最内侧环盘的盘体台阶孔的大孔与座体台阶孔的台阶围成内座体密封圈槽，其余环盘的盘体台阶孔的大孔与该环盘相邻的内侧环盘的端面围成内座体密封圈槽，所述内座体密封圈槽内装有与第一活塞杆密封配合的内座体密封圈。
8.所述外座体上设有位于内座体密封圈和外座体密封圈之间的排气孔。
9.所述第二活塞杆密封机构包括第二连接座和第三连接座，第二连接座和第三连接座均为由内座体和外座体构成的两体结构；内座体和外座体的活塞杆穿装孔均为台阶孔，分别称为内座体台阶孔和外座体台阶孔，内座体台阶孔和外座体台阶孔的小孔用于穿装活塞杆；内座体台阶孔的大孔内装有内环盘，内环盘上设有台阶孔且称为内盘体台阶孔，外座体台阶孔的大孔内装有外环盘，外环盘上设有台阶孔且称为外盘体台阶孔，内盘体台阶孔和外盘体台阶孔的小孔用于穿装活塞杆；内盘体台阶孔的大孔与内座体台阶孔的台阶围成内密封槽，外盘体台阶孔的大孔与外座体台阶孔的台阶围成外密封槽；所述内密封槽和外密封槽内装有与第二活塞杆密封配合的密封圈；所述外座体台阶孔的大孔和内座体台阶孔的大孔的深度之和与内环盘和外环盘的厚度之和相同。
10.所述第三活塞杆密封机构包括第四连接座，所述第四连接座为由内座体和外座体构成的两体结构，外座体的活塞杆穿装孔的孔壁上设有环槽，环槽内装有与第三活塞杆密封配合的外座体密封圈；内座体的活塞杆穿装孔为台阶孔且称为座体台阶孔，座体台阶孔的小孔用于活塞杆穿装，座体台阶孔的大孔内至少装有两个环盘，所述环盘的厚度之和与座体台阶孔的大孔的深度相同，所述环盘上设有台阶孔且称为盘体台阶孔，盘体台阶孔的小孔用于活塞杆穿装；最内侧环盘的盘体台阶孔的大孔与座体台阶孔的台阶围成内座体密封圈槽，其余环盘的盘体台阶孔的大孔与该环盘相邻的内侧环盘的端面围成内座体密封圈槽，所述内座体密封圈槽内装有与第三活塞杆密封配合的内座体密封圈。
11.所述外座体上设有位于内座体密封圈和外座体密封圈之间的排气孔。
12.所述排空孔上装有呼吸器。
13.所述第一连接座下部设有与左端液压缸内腔右端连通的卸油孔，所述第四连接座下部设有与右端液压缸内腔左端连通的卸油孔。
14.本实用新型使用两个单作用液压缸作为动力，两个单作用液压缸分别位于两端，
左端液压缸进油右端液压缸回油，装置的活塞向右运动实现对气体的压缩，右端液压缸进油左端液压缸回油，装置的活塞向左运动也可实现对气体的压缩；通过两个单作用液压缸的设置，工作过程中活塞和活塞杆之间只受压力而不受拉力，因而可以有效避免活塞杆断裂；第一活塞杆与左液压活塞和第三活塞杆与右液压活塞均以相互顶靠的方式实现连接，避免了活塞杆与液压活塞固定连接那种需要高同轴度的连接难度，也相应地降低了加工精度，利于降低成本和装配难度；第一活塞杆、第二活塞杆和第三活塞杆上都设有与之一体加工成型的活塞，这样可以在不需要很高加工精度的情形下就可实现活塞和与之相连的活塞杆的高同轴度，有效地降低了制作成本；活塞和活塞杆采用一体加工成型的方式，减少了活塞和活塞杆的装配环节，使得整个活塞和活塞杆系统仅有第一活塞杆和第二活塞杆以及第二活塞杆和第三活塞杆连接的两处装配环节，可以大大降低装配难度，利于系统保持运行稳定性，进而使密封圈磨损减少，可以使得装置使用周期大大延长。
附图说明
15.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明：
16.图1是本实用新型的结构示意图；
17.图2是图1的a部放大图；；
18.图3是图1的c部放大图；
19.图4是图1的b部放大图；
20.图5是本实用新型的第一种动作原理图；
21.图6是本实用新型的第二种动作原理图。
具体实施方式
22.本实用新型提供了一种气体多级压缩装置，参照图1，包括液压缸和气体压缩缸，所述液压缸包括左端液压缸1和右端液压缸2，气体压缩缸包括低压缸3、中压缸4和高压缸5；液压缸和气体压缩缸同轴设置，从左至右依次为左端液压缸1、低压缸3、高压缸5、中压缸4和右端液压缸2；高压缸5设在低压缸3和中压缸4之间的好处在于：若高压缸5发生轴向泄漏，泄漏的气体会进入低压缸3和中压缸4，利于安全。左端液压缸1和低压缸3通过第一连接座6相连，低压缸3和高压缸5通过第二连接座7相连，高压缸5和中压缸4通过第三连接座8相连，中压缸4和右端液压缸2通过第四连接座9相连。左端液压缸1内设有左液压活塞10、右端液压缸内设有右液压活塞11，第一活塞杆12穿过第一连接座6后其左端顶靠在左液压活塞10上、其右端位于低压缸3内，第一活塞杆12上设有与第一活塞杆一体加工成型的且位于低压缸内的低压活塞13；第三活塞杆14穿过第四连接座9后其右端顶靠在右液压活塞11上、其左端位于中压缸4内，第三活塞杆14上设有与第三活塞杆一体加工成型的且位于中压缸内的中压活塞15；第二活塞杆16的左端穿过第二连接座7后与第一活塞杆12相连、右端穿过第三连接座8后与第三活塞杆14相连，第二活塞杆16上设有与第二活塞杆一体加工成型的且位于高压缸5内的高压活塞17；第一连接座6上部设有与左端液压缸1的内腔右端连通的排空孔18，第四连接座9上部设有与右端液压缸的内腔左端连通的排空孔18；所述排空孔18上装有呼吸器（图中省略），呼吸器的作用是过滤空气和消声。第一连接座6的上部和下部分别设有与低压缸内腔左端连通的一级出气孔19a和一级进气孔20a，第二连接座7的上部设有
与低压缸3内腔右端连通的一级出气孔19b和设有与高压缸5内腔左端连通的三级出气孔21a、下部设有与低压缸3内腔右端连通的一级进气孔20b和设有与高压缸5内腔左端连通的三级进气孔22a；第三连接座8的上部设有与高压缸5内腔右端连通的三级出气孔21b和设有与中压缸4内腔左端连通的二级出气孔23a、下部设有与高压缸内腔右端连通的三级进气孔22b和设有与中压缸内腔左端连通的二级进气孔24a；第四连接座9上部设有与中压缸4内腔右端连通的二级出气孔23b、下部设有与中压缸内腔右端连通的二级进气孔24b；上述的出气孔和进气孔上连接有单向阀或上述的出气孔和进气孔内装有单向阀，单向阀在图1中省略。所述一级出气孔19a和一级出气孔19b与所述二级进气孔24a和二级进气孔24b连通，所述二级出气孔23a和二级出气孔23b与所述三级进气孔22a和三级进气孔22b连通，所述左端液压缸1的左端设有进液孔25、右端液压缸2右端设有进液孔26。为了实现液压活塞与相应活塞杆的安装定位，所述左液压活塞10上设有左插装沉孔，第一活塞杆12左端面顶靠在左插装沉孔的底面上，第一活塞杆12与左插装沉孔为间隙配合；所述右液压活塞11上设有右插装沉孔，第三活塞杆14右端面顶靠在右插装沉孔的底面上，第三活塞杆14与右插装沉孔为间隙配合。上述的一体加工成型是指在一根坯料上同时加工出活塞杆和活塞。
23.为了使个缸体之间实现密封，所述活塞杆与相应的连接座之间设有密封机构。所述密封机构包括第一活塞杆密封机构、第二活塞杆密封机构和第三活塞杆密封机构。
24.参照图1和图2,所述第一活塞杆密封机构包括第一连接座6，所述第一连接座为由内座体61和外座体构62成的两体结构，外座体的活塞杆穿装孔的孔壁上设有环槽，环槽内装有与第一活塞杆密封配合的外座体密封圈27；内座体的活塞杆穿装孔为台阶孔且称为座体台阶孔，座体台阶孔的小孔用于活塞杆穿装，座体台阶孔的大孔内至少装有两个环盘28,图中示出的环盘28为三个，所述环盘的厚度之和与座体台阶孔的大孔的深度相同，所述环盘28上设有台阶孔且称为盘体台阶孔，盘体台阶孔的小孔用于活塞杆穿装；最内侧环盘28的盘体台阶孔的大孔与座体台阶孔的台阶围成内座体密封圈槽，其余环盘的盘体台阶孔的大孔与该环盘相邻的内侧环盘的端面围成内座体密封圈槽，所述内座体密封圈槽内装有与第一活塞杆密封配合的内座体密封圈29。若第一连接座6为一体结构，势必将密封圈槽加工在活塞杆穿装孔的孔壁上，由于活塞杆穿装孔长度较大，需要用工具将密封圈塞入槽内，容易造成密封圈损伤，也不利于密封圈的取出更换；而将内座体密封圈槽采用上述结构进行设置，可先将密封圈套在活塞杆上再通过环盘28对其定位，则可大大降低密封圈的安装难度，同时也不易损坏密封圈，相应的，拆卸密封圈也比较容易。所述外座体62上设有位于内座体密封圈29和外座体密封圈27之间的排气孔30；若内座体密封圈29密封效果变差，有气体从低压缸3左端泄漏，则泄漏的气体可通过排气孔30进入回收装置，以避免安全事故。
25.参照图1和图3,所述第三活塞杆密封机构包括第四连接座9，所述第四连接座为由内座体91和外座体92构成的两体结构，外座体的活塞杆穿装孔的孔壁上设有环槽，环槽内装有与第三活塞杆密封配合的外座体密封圈31；内座体的活塞杆穿装孔为台阶孔且称为座体台阶孔，座体台阶孔的小孔用于活塞杆穿装，座体台阶孔的大孔内至少装有两个环盘32，图中示出的环盘32为三个，所述环盘32的厚度之和与座体台阶孔的大孔的深度相同，所述环盘上设有台阶孔且称为盘体台阶孔，盘体台阶孔的小孔用于活塞杆穿装；最内侧环盘32的盘体台阶孔的大孔与座体台阶孔的台阶围成内座体密封圈槽，其余环盘的盘体台阶孔的大孔与该环盘相邻的内侧环盘的端面围成内座体密封圈槽，所述内座体密封圈槽内装有与
第三活塞杆密封配合的内座体密封圈33。第四连接座9设为两体结构以及内座体密封圈槽的形成方式，是为了不易造成内座体密封圈33损伤情形下的便于安装，以及在更换时容易取出，这些设计思路与第一活塞杆密封机构的设计思路是相同的。所述外座体92上设有位于内座体密封圈和外座体密封圈之间的排气孔34；若内座体密封圈33密封效果变差，有气体从中压缸4右端泄漏，则泄漏的气体可通过排气孔34进入回收装置，以避免安全事故。
26.参照图1和图4,所述第二活塞杆密封机构包括第二连接座7和第三连接座8，第二连接座和第三连接座均为由内座体71和外座体72构成的两体结构；内座体71和外座体72的活塞杆穿装孔均为台阶孔，分别称为内座体台阶孔和外座体台阶孔，内座体台阶孔和外座体台阶孔的小孔用于穿装活塞杆；内座体台阶孔的大孔内装有内环盘35，内环盘上设有台阶孔且称为内盘体台阶孔，外座体台阶孔的大孔内装有外环盘36，外环盘上设有台阶孔且称为外盘体台阶孔，内盘体台阶孔和外盘体台阶孔的小孔用于穿装活塞杆；内盘体台阶孔的大孔与内座体台阶孔的台阶围成内密封槽，外盘体台阶孔的大孔与外座体台阶孔的台阶围成外密封槽；所述内密封槽和外密封槽内装有与第二活塞杆密封配合的密封圈37；所述外座体台阶孔的大孔和内座体台阶孔的大孔的深度之和与内环盘和外环盘的厚度之和相同。第二连接座7和第三连接座8均设为两体结构以及上述内密封槽和外密封槽的形成方式，是为了不易造成密封圈37损伤情形下的便于安装，以及在更换时容易取出密封圈37。
27.参照图1、图2和图3：所述第一连接座下部设有与左端液压缸内腔右端连通的卸油孔38，所述第四连接座下部设有与右端液压缸内腔左端连通的卸油孔38。卸油孔38作用在于：当液压活塞密封圈失效时，液压缸泄漏的液压油可以从卸油孔38排出，以防止油气混合反生安全事故，通过观察卸油孔38是否有液压油流出，可以及时发现液压活塞密封圈是否密封失效。
28.上述的内、外方位是以高压缸5为基准进行规定的，靠近高压缸5的为内，远离高压缸5的为外。
29.本实用新型的动作过程如下：使用前，将一级进气孔20a和一级进气孔20b通过管路与待压缩气源连通，将三级出气孔21a和三级出气孔21b与储气装置连通，将左端液压缸1和右端液压缸2与液压站连通。由于待压缩气源具有初始压力，气体通过一级进气孔20a和一级进气孔20b进入低压缸3，假若装置的起始状态按图5中箭头a所示方向动作，则右端液压缸2进油，左端液压缸1处于卸油状态；在右端液压缸2的推动下，整个活塞和活塞杆系统沿箭头a所示方向运动，低压缸内，低压活塞13左侧的缸压升高、右侧的缸压降低，则待压缩气体通过一级进气孔20b上的单向阀进入低压活塞13右侧的低压缸内腔中，低压活塞13左侧的低压缸内腔中气体通过一级出气孔19a上的单向阀、二级进气孔24b上的单向阀进入中压活塞15右侧的中压缸4内腔，中压活塞15左侧的中压缸4内腔中的气体通过二级出气孔23a上的单向阀、三级进气孔22b上的单向阀进入高压活塞17右侧的高压缸5内腔，高压活塞17左侧的高压缸5内腔中的气体则通过三级出气孔21a上的单向阀被压入储气装置；上述压缩过程中，一级进气孔20a、一级出气孔19b、二级进气孔24a、二级出气孔23b、三级进气孔22a和三级出气孔21b上的单向阀处于关闭状态。沿箭头a所示方向压缩过程完成后，接着按图6中箭头b所示方向进行压缩，此时左端液压缸1进油，右端液压缸2处于卸油状态，在左端液压缸1的推动下，整个活塞和活塞杆系统沿箭头b所示方向运动, 待压缩气体通过一级进气孔20a上的单向阀进入低压活塞13左侧的低压缸内腔中，低压活塞13右侧的低压缸内腔
中气体通过一级出气孔19b上的单向阀、二级进气孔24a上的单向阀进入中压活塞15z左侧的中压缸4内腔，中压活塞15右侧的中压缸4内腔中的气体通过二级出气孔23b上的单向阀、三级进气孔22a上的单向阀进入高压活塞17左侧的高压缸5内腔，高压活塞17右侧的高压缸5内腔中的气体则通过三级出气孔21b上的单向阀被压入储气装置；上述压缩过程中，一级进气孔20b、一级出气孔19a、二级进气孔24b、二级出气孔23a、三级进气孔22b和三级出气孔21a上的单向阀处于关闭状态。上述按图6中箭头b所示方向压缩气体和按图5中箭头a所示方向压缩气体是相反的两个压缩过程，每一压缩过程都有六个单向阀开启、另外六个单向阀关闭。不断往复进行箭头a和箭头b所示方向的压缩过程，可实现对气体的连续压缩。
30.本实用新型提高的多级气体压缩装置，适应空气、惰性气体、天然气和氢气等气体的压缩，尤其适应压缩氢气，安全运行周期长，压缩效率高。