[发明专利]一种累积压缩式微型空压机

说明书

本发明属微量气体传输与控制领域，具体涉及一种累积压缩式微型空压机。箱体上设有进气孔、带出口腔的孔腔、与出口腔连通的储气室及至少两个体腔组，从左到右各体腔组中所含体腔的数量依次减少；各体腔组中的一个体腔上设有进口腔和出气孔，其它体腔上仅设有通气孔，进出口腔内分别设有进出口阀；压块上设有与体腔组数量相等的导向孔组，导向孔与体腔的直径相等，隔膜经压块压接在箱体上并与体腔形成压缩腔；同一体腔组内的压缩腔并联成压缩腔组，各压缩腔组串联；上盖装在压块上并经导向孔中的压电叠堆将活塞压接在隔膜上；同一压缩腔组中隔膜的变形方向相同，相邻压缩腔组中隔膜的变形方向相反，各压缩腔组对气体进行逐级累积压缩后排入储气室。

技术领域

本发明属于微量气体传输与控制领域，具体涉及一种累积压缩式微型空压机。

背景技术

微型气体压缩与输送装置也称为微型空压机、气泵、气体压缩装置等，主要用于气体采样、气体循环与供给、喷气冷却、负压保持、充气增压、加氧等诸多方面。根据工作原理，常用气体压缩装置可分为隔膜式、电磁式、叶轮式、活塞式等，其共性特点是都包含机械传动部分，故结构复杂，体积、重量及功耗都较大，且存在较大的噪音和电磁干扰，不便于结构的微小化与集成化，在微机电领域的应用受到了一定的制约。近年来，人们相继提出了多种类型的压电式微型气体压缩与输送装置，如中国专利201110255709.2、201410104036.4、201410577904.0、201510649212.7、201710697409.7等。尽管上述气体压缩与输送装置结构原理及性能差异较大，但都是利用晶片型压电振子在电场作用下产生的弯曲变形实现气体驱动的，因压电振子弯曲变形所引起的压缩腔容积变化量相对较小，现有压电式气体压缩装置可实现的输出流量及压力还很低，尤其是不能同时获得较大的输出流量和较高的输出压力，推广应用受到了一定的制约。

发明内容

为提高供气压力，本发明提出一种累积压缩式微型空压机，本发明的实施方案是：箱体上设有进气孔、带出口腔的孔腔、与出口腔连通的储气室及至少两个体腔组，从左到右各体腔组中所含体腔的数量依次减少；各体腔组中的一个体腔上设有进口腔和出气孔，其它体腔上仅设有通气孔；最左侧体腔组中的进口腔与进气孔连通，最右侧体腔组中的出气孔与出口腔连通；同一体腔组中的出气孔和通气孔经连通孔连通，两左右相邻体腔组中的进口腔和出气孔连通；进出口腔与其内所安装的单向阀分别构成进口阀和出口阀，单向阀为悬臂梁阀或碟形阀；压块上设有与体腔组及其所含体腔数量分别相等的导向孔组和导向孔，导向孔与体腔的直径相等，隔膜经压块和螺钉压接在箱体上，导向孔和体腔对称配置在隔膜上下两侧，隔膜与箱体间设有密封圈，隔膜与体腔形成压缩腔；同一体腔组内的压缩腔并联成压缩腔组，各压缩腔组串联；上盖经螺钉安装在压块上并经置于导向孔中的压电叠堆将活塞压接在隔膜上，活塞为T型结构且其小端与隔膜接触、大端侧壁与导向孔的内壁接触；工作中，同一压缩腔组中隔膜的变形方向相同、即同一导向孔组中压电叠堆均伸长或缩短，两相邻压缩腔组中隔膜的变形方向相反，各压缩腔组对气体进行逐级累积压缩后排入储气室。

以具有三个压缩腔组的空压机为例，从右到左，导向孔组依次定义为导向孔组一、二和三，体腔组依次定义为体腔组一、二和三，进口阀依次定义为进口阀一、二和三，压缩腔组依次定义为压缩腔组一、二和三，则具体工作过程为：上半周内，压缩腔组一和三的容积增加、压缩腔组二容积减小，进口阀一和三开启、进口阀二和出口阀关闭，压缩腔组一和三吸入气体、压缩腔组二排出气体，此为吸入过程；下半周内，压缩腔组一和三的容积减小、压缩腔组二容积增加，进口阀一和三关闭、进口阀二和出口阀开启，压缩腔组一和三排出气体、压缩腔组二吸入气体，此为排出过程；上述吸入和排出过程中，气体经历了压缩腔组三、二和一的逐级累积压缩，输出压力高。