[发明专利]多级压缩机及摆动活塞

说明书

技术领域

本发明涉及通过多个压缩机从低压依次升压到高压的多级压缩机及摆动活塞。

背景技术

在多级压缩机中，大气压的空气被低压用的压缩机压缩，其后，被压缩的空气通过高压用的压缩机被进一步压缩，升压到高压。

作为压缩机所使用的活塞，公知的有往复式发动机等所采用的通常的圆筒型的活塞以及在气缸内摆动的同时进行往复的摆动活塞。圆筒型活塞的活塞部沿着气缸的轴心移动，因此工作稳定，但结构复杂且价格高。与此相对，摆动活塞的结构简单且比较便宜。但是，由于摆动活塞是活塞部在气缸内摆动的结构，因此活塞部和气缸之间的空间发生变化。因此，在摆动活塞中空间变为最大时，该空间比圆筒型活塞的活塞部和气缸之间的空间大。因此，在摆动活塞中，设置在活塞部的唇形圈必须是柔软的。但是，将这种构造的摆动活塞用于多级压缩机的高压侧时，唇形圈无法耐受高压的荷重而变形，空气从唇形圈和气缸之间的空间漏出，压缩效率降低。以往大多是摆动活塞用于低压用的压缩机，高压用的压缩机采用圆筒型活塞的例子。

反过来说，摆动活塞的结构简单，因此故障也少，价格也便宜。因此，希望能够在高压侧的压缩机中也采用摆动活塞。在专利文献1中公开了高压侧也采用摆动活塞的结构的压缩机。在专利文献1的结构中，在唇形圈的背面侧重叠设置合成树脂制的壁厚的圈形板状支撑环，将支撑环从活塞部拉出少许，通过采用上述结构来防止唇形圈的过度变形。

专利文献1JP-A-2003-222077

在专利文件1的结构中，支撑环耐受高压。但是，支撑环的外径和气缸的内径没有遮盖部分。即，没有应对活塞部摆动运动时活塞部与气缸之间的空间的变化的部分。并且，支撑环从活塞部的外周面突出的拉出部分的尺寸必须是应对活塞部摆动时最小和最大的空间的中间的空间的尺寸。因此，在上述空间变为最大时，很难充分防止唇形圈的变形。

发明内容

本发明的一个以上的实施例提供通过改善唇形圈而在低压侧压缩机和高压侧压缩机双方都采用摆动活塞的多级压缩机以及也可以应对高压的摆动活塞。

根据本发明的一个以上的实施例，多级压缩机具有：低压用压缩机A；与上述低压用压缩机A连接的高压用压缩机B；自由滑动地配置在低压侧压缩机A的气缸1内的摆动活塞3；以及自由滑动地配置在高压侧压缩机B的气缸2内的摆动活塞4。高压侧压缩机B的摆动活塞4具有唇形圈14，上述唇形圈14具有在高压区域与上述气缸2的内表面接触，能够弹性变形到起密封作用的程度的密封部15。

根据上述结构，在低压侧压缩机和高压侧压缩机中，气缸的内压完全不同，在高压侧对摆动活塞的唇形圈施加较大的压力，但该唇形圈的密封部至少在高压区域与气缸的内表面接触，可以弹性变形到起密封作用的程度，因此，能够将由低压侧的压缩机压缩了的压缩空气通过高压侧的压缩机升压到更高压并送出。因此，能够提供可以在低压侧和高压侧的压缩机中采用的摆动活塞的多级压缩机。

另外，高压侧压缩机B的摆动活塞4的活塞部8的外径也可以比低压侧压缩机A的摆动活塞3的活塞部7的外径小。

根据该结构，对于高压侧的活塞部的压缩荷重与低压侧的压缩荷重相比不会急剧地变大，因此能够使多级压缩顺利地运转。

另外，由高压侧压缩机B的摆动活塞4的冲程L和从摆动旋转中心O1到密封部的中心O2为止的距离决定的摆动角α比由低压侧压缩机A的摆动活塞3的冲程和从摆动旋转中心到密封部的中心为止的距离决定的摆动角小。

根据该结构，高压时摆动活塞几乎不摆动，因此容易确保摆动活塞的密封性。

另外，高压侧压缩机B的摆动活塞4的唇形圈14的外径相对于气缸2的内径的遮盖量比低压侧压缩机A的摆动活塞3的唇形圈13的外径相对于气缸1的内径的遮盖量小。

根据该结构，高压侧的摆动活塞的唇形圈受到高压时变得难以进行弹性变形，因此难以从变形的部分产生气体泄漏，产生密封部的压力降低或密封不良的可能性小。另外，由于高压气缸和唇形圈的滑动阻力变小，因此将高压侧摆动活塞插入并组装到高压侧气缸时，阻力小，因而提高了组装性。

另外，上述摆动活塞3、4的唇形圈13、14也可以是整周连续的形状，高压侧压缩机B的摆动活塞4的唇形圈14的唇高也可以比低压侧压缩机A的摆动活塞3的唇形圈13的唇高小。

根据该结构，高压侧的摆动活塞的至少在高压区域起密封作用的唇形圈的唇高形成为比低压侧的摆动活塞的唇形圈的唇高低，因此高压侧的唇形圈的弹性也低，用于向外侧扩张的压力变高。因此，高压侧的唇形圈在受到高压作用时难以变形，产生空气泄漏导致的密封不良的可能性小。