一种高纯气体增压装置的制作方法

1.本技术涉及气体压缩的技术领域，尤其是涉及一种高纯气体增压装置。


背景技术：

2.在医疗、工业和检测等技术领域经常需要对气体进行输送转运，以方便气体的使用。通常情况下，一般使用气体增压装置对气体进行增压输送，气体增压装置包括增压气缸，滑动安装在增压气缸内的永磁铁活塞，安装在缸体两端的电磁铁驱动器，安装在增压气缸上的进气阀和排气阀。
3.气体增压装置工作时，电磁驱动器通电，形成相应磁极轴向施力与永磁铁活塞的磁极相匹配，驱动活塞运动，气体沿进气阀进入增压气缸内，活塞将增压气缸内的气体进行压缩，被压缩的气体从排气阀输出至增压罐内，实现对气体的增压。
4.针对上述中的相关技术，发明人发现，由于相关技术中的永磁铁活塞行程很长，当电磁铁驱动器将永磁铁活塞驱动至较远位置后，电磁铁驱动器的能量不能持续对永磁铁活塞驱动做功，存在驱动器无法对永磁铁活塞始终施力做功的问题。


技术实现要素：

5.为了改善驱动器无法对永磁铁活塞始终施力做功的问题，本技术提供一种高纯气体增压装置。
6.本技术提供的一种高纯气体增压装置采用如下的技术方案：一种高纯气体增压装置，包括增压支架、固定安装在所述增压支架上的缸套、滑动安装在所述缸套内的磁性活塞、套设在所述缸套外周壁的外磁铁以及驱动所述外磁铁沿所述缸套轴线移动的驱动组件，所述缸套的两端安装有安装座，所述安装座上开设有进气孔和排气孔，所述进气孔处安装有进气单向阀，所述排气孔处安装有排气单向阀，所述安装座上安装有与所述进气孔连通的进气管道和与所述排气孔连通的排气管道。
7.通过采用上述技术方案，利用高纯气体增压装置对气体进行增压时，利用驱动组件驱动外磁铁在缸套的外周壁上沿缸套的中心轴线做往复运动，外磁铁与磁性活塞磁性配合，驱动磁性活塞在缸套内沿缸套的中心轴线做往复运动，气体从进气单向阀沿进气孔进入缸体内，磁性活塞将增压气缸内的气体进行压缩，被压缩的气体从排气阀输出至增压罐内，实现对气体的增压。通过在缸体外壁套设外磁铁，利用驱动组件驱动外磁铁沿缸套的往复运动，实现外磁铁磁力驱动磁性活塞在缸套内的移动，外磁铁自身运动带动磁性活塞运动，使得外磁铁始终对磁性活塞施力做功，改善了驱动器无法对永磁铁活塞始终施力做功的问题。
8.可选的，所述磁性活塞包括活塞套筒、密封安装在所述活塞套筒内的内磁铁、固定安装在所述活塞套筒两端的活塞座、套设在所述活塞座上的密封垫圈以及可拆卸安装在所述活塞座上的压板，所述压板与所述密封垫圈的端面相抵紧，所述活塞套筒的端部与所述密封垫圈的另一端面相抵紧。
9.通过采用上述技术方案，通过在活塞座上设置密封垫圈，并利用压板将密封垫圈压紧固定在缸套的端面上，密封垫圈对活塞座与缸套之间的缝隙进行密封填充，使得内磁铁密封安装在活塞套筒内，防止内磁铁与被增压的高纯气体接触，防止内磁铁对高纯气体的污染。
10.可选的，所述内磁铁包括沿轴向设置的多个磁铁单元，多个所述磁铁单元铺满所述活塞套筒内部的区域，且沿轴线方向两相邻的磁铁单元的磁极相反；所述外磁铁与所述内磁铁的磁极反向对应设置。
11.通过采用上述技术方案，通过将组成内磁铁的磁铁单元在环向和轴向上交替设置，同时将外磁铁的磁极与内磁铁的磁极对应设置，外磁铁的多个磁极同时与内磁铁的多个磁极配合对应，提高了外磁铁对内磁铁之间配合的稳定性，降低外磁铁与内磁铁发生磁场感应脱离的风险。
12.可选的，所述密封垫圈上一体成型有密封环，所述密封环的外周壁抵紧在所述缸套的内壁，所述密封环的内壁靠近所述密封垫圈的一侧朝向其靠远离活塞套筒的方向倾斜设置，所述活塞座端部滑动安装有抵接板，所述密封环套设在所述抵接板的外周壁上，且所述抵接板的外周壁与所述密封环的内周壁相适应，所述活塞座的端部可拆卸连接有用于调节抵接板位置的调节螺母。
13.通过采用上述技术方案，利用调节螺母可以根据增压过程中高纯气体作用在密封环上的反作用力调整抵接板的安装位置，即调节抵接板对密封环的外扩效果，使得密封环始终抵紧在缸套的内壁上，降低超纯气体在被磁性活塞压缩的过程中，沿磁性活塞与缸套之间的缝隙泄露的风险，提高了磁性活塞与缸套之间的气密性，提高了磁性活塞对高纯气体的压缩增压效果。
14.可选的，所述密封环沿所述密封垫圈的外周壁外扩成型。
15.通过采用上述技术方案，外扩成型的密封环受到高纯气体的压力时会发生形变，朝向远离其自身中心轴线的方向继续外扩，从而贴紧在缸套的内壁上，增强了密封环的密封效果，降低气体在磁性活塞与缸套之间的缝隙流出的风险，提高增压装置对气体的增压效果。
16.可选的，所述密封垫圈以及所述密封环的材质均为聚四氟乙烯。
17.通过采用上述技术方案，聚四氟乙烯制成的密封垫圈和密封环具有耐磨、耐高温、自润滑、使用寿命长、又不会损伤缸体的效果，降低密封垫圈与密封环在运动过程中发生磨损污染高纯气体的风险。
18.可选的，两所述安装座上均密封连接有进气单向阀和排气单向阀。
19.通过采用上述技术方案，通过在缸体两端的安装座上均设置进气单向阀和排气单向阀，使得磁性活塞在缸套内的往复运动均可对气体进行增压，磁性活塞的一次往复运动可实现两次做功，提高了气体增压装置的增压效率。
20.可选的，所述驱动组件包括驱动件、与所述驱动件动力连接的转动丝杠、螺纹配合套设在所述转动丝杠上的滑块以及固定罩设在所述外磁铁上的外磁安装座，所述转动丝杠与所述增压支架转动连接，所述滑块与所述外磁安装座固定连接，所述转动丝杠与所述缸套的轴线相互平行设置。
21.通过采用上述技术方案，驱动组件工作时，驱动件往复转动驱动转动丝杠往复转
动，转动丝杠与滑块螺纹配合，将转动丝杠的转动转变为滑块的往复移动，滑块带动外磁铁沿缸套的轴线做往复运动，实现对外磁铁的驱动。
22.可选的，所述缸套内部的粗糙度不小于.。
23.通过采用上述技术方案，缸套内部粗糙度越高，密封环与缸套内表面的摩擦就越大，外扩成型的密封环受到受到缸套内壁的摩擦力时会发生形变，朝向远离其自身中心轴线的方向继续外扩，从而贴紧在缸套的内壁上，增强了密封环的密封效果，降低气体在磁性活塞与缸套之间的缝隙流出的风险，提高增压装置对气体的增压效果。
24.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：通过在缸体外壁套设外磁铁，利用驱动组件驱动外磁铁沿缸套的往复运动，实现外磁铁磁力驱动磁性活塞在缸套内的移动，外磁铁自身运动带动磁性活塞运动，使得外磁铁始终对磁性活塞施力做功，改善了驱动器无法对永磁铁活塞始终施力做功的问题；通过在活塞座上设置密封垫圈，并利用压板将密封垫圈压紧固定在缸套的端面上，密封垫圈对活塞座与缸套之间的缝隙进行密封填充，使得内磁铁密封安装在活塞套筒内，防止内磁铁与被增压的高纯气体接触，防止内磁铁对高纯气体的污染；通过设置密封环，利用调节螺母可以根据增压过程中高纯气体作用在密封环上的反作用力调整抵接板的安装位置，即调节抵接板对密封环的外扩效果，使得密封环始终抵紧在缸套的内壁上，降低超纯气体在被磁性活塞压缩的过程中，沿磁性活塞与缸套之间的缝隙泄露的风险，提高了磁性活塞与缸套之间的气密性，提高了磁性活塞对高纯气体的压缩增压效果。
附图说明
25.图1是本技术实施例的整体结构示意图。
26.图2是本技术实施例为展示磁性活塞的结构示意图。
27.图3是本技术实施例为展示安装座的结构示意图。
28.附图标记说明：1、增压支架；2、缸套；3、磁性活塞；31、活塞套筒；32、内磁铁；33、活塞座；34、密封垫圈；35、压板；4外磁铁、；5、驱动组件；51、驱动件；52、转动丝杠；53、滑块；54、外磁安装座；55、驱动支架；56、减速机；57、联轴器；6、安装座；7、进气孔；8、排气孔；9、进气单向阀；10、排气单向阀；11、进气管道；12、排气管道；13、调节螺母；14、密封环；15、抵接板。
具体实施方式
29.以下结合附图1-3对本技术作进一步详细说明。
30.本技术实施例公开一种高纯气体增压装置。
31.参照图1和图2，一种高纯气体增压装置包括增压支架1、焊接连接在增压支架1上的缸套2、滑动安装在缸套2外壁的外磁铁4、滑动安装在缸套2内壁的磁性活塞3以及固定安装在增压支架1上的驱动组件5。增压装置工作时，驱动组件5驱动外磁铁4沿缸套2的轴线做往复运动，外磁铁4磁力驱动磁性活塞3在缸套2内做往复运动，对缸套2内的高纯气体进行压缩增压。
32.驱动组件5包括转动安装在增压支架1上的转动丝杠52、螺纹配合套设在转动丝杠
52上的滑块53、卡接安装在滑块53端部的外磁安装座54、通过螺栓安装在滑块53上的驱动支架55以及通过螺栓固定安装在驱动支架55上的驱动件51，优选的，驱动件51为驱动电机，驱动电机的输出轴连接有减速机56，减速机56的输出轴连接有联轴器57，联轴器57远离减速机56的端部与转动丝杠52传动连接，转动丝杠52的轴线与缸套2的轴线平行设置，外磁安装座54罩设在外磁铁4上，且与外磁体一同沿缸套2的轴线做往复运动。
33.驱动组件5对外磁铁4进行驱动时，驱动件51转动往复转动，减速机56对驱动件51的转速进行降速，然后通过联轴器57将动力传递给转动丝杠52，实现转动丝杠52的往复转动，滑块53与转动丝杠52的螺纹配合，将转动丝杠52的转动转变为滑块53沿转动丝杠52轴线的往复移动，滑块53带动与其卡接配合的外磁安装座54进行往复运动，外磁安装座54带动外磁铁4在缸套2表面做往复移动，实现对外磁铁4的驱动。
34.参照图2和图3，缸套2的两端均焊接连接有安装座6，任一安装座6上均开设有进气孔7和排气孔8，进气孔7处安装有进气单向阀9，排气孔8处安装有排气单向阀10。安装座6上还密封插接有与进气孔7连通的进气管道11以及与排气孔8连通的排气管道12。
35.活塞朝向远离安装座6端部进气孔7的方向移动时，同侧的进气单向阀9打开排气单向阀10关闭，高纯气体沿进气管道11穿过进气单向阀9并经进气孔7进入缸套2内部。另一侧的进气单向阀9关闭排气单向阀10打开，缸套2内部的高纯气体经排气孔8穿过排气单向阀10沿排气管道12被压至增压罐内，实现气体的增压。活塞朝向靠近安装座6端部进气孔7的方向移动时，同侧的进气单向阀9关闭排气单向阀10打开，缸套2内部的高纯气体经排气孔8穿过排气单向阀10沿排气管道12被压至增压罐内，实现气体的增压。另一侧的进气单向阀9打开排气单向阀10关闭，高纯气体沿进气管道11穿过进气单向阀9并经进气孔7进入缸套2内。磁性活塞3的一次往复运动可实现两次做功，磁性活塞3在缸套2内的往复运动均可对气体进行增压，提高了气体增压装置的增压效率。
36.磁性活塞3包括滑动安装在缸套2内的活塞套筒31、焊接连接在活塞套筒31两端的活塞座33、安装在活塞套筒31内的内磁铁32、套设在活塞座33上的密封垫圈34、通过螺栓安装在活塞座33上的压板35、滑动安装在活塞座33端部的抵接板15、套设在抵接板15上的密封环14以及螺纹连接在活塞座33端部的调节螺母13，压板35将密封垫圈34压紧在活塞套筒31的端面上，实现对活塞座33与缸套2之间的缝隙进行密封填充，使得内磁铁32密封安装在活塞套筒31内，防止内磁铁32与被增压的高纯气体接触，造成高纯气体污染。
37.内磁铁32的由多个磁铁单元拼接而成，优选的，磁铁单元的数量设置为3个，任一磁铁单元均有n级和s级，且两磁极的实体均为半圆状并拼接成为圆盘形。轴线方向两相邻的磁铁单元的磁极相反。外磁铁4的磁铁单元形状为圆环状，且磁铁单元的磁极与内磁铁32磁铁单元的磁极反向对应。外磁铁4的多个磁极同时与内磁铁32的多个磁极配合对应，提高了外磁铁4对内磁铁32之间配合的稳定性，降低外磁铁4与内磁铁32发生磁场感应脱离的风险。
38.密封环14外扩一体成型在密封垫圈34的外周壁，使得密封环14与密封垫圈34构成的整体结构截面成喇叭状，密封环14的外壁抵紧在缸套2的内壁上，密封环14受到高纯气体的压力时会发生形变，朝向远离其自身中心轴线的方向继续外扩，从而贴紧在缸套2的内壁上，增强了密封环14的密封效果。密封环14与抵接板15接触的内壁靠近密封垫圈34的一侧朝向其靠远离活塞套筒31的方向倾斜设置，抵接板15的外壁也呈倾斜设置，且与密封垫圈
34的内壁相互配合抵接。调节密封环14的外扩直径时，旋转调节螺母13，调节螺母13推动抵接板15在活塞座33上沿轴向方向移动，将密封环14的截面直径扩大，使得密封环14贴紧在缸套2的内壁上。利用调节螺母13可以根据增压过程中高纯气体作用在密封环14上的反作用力调整抵接板15的安装位置，使得调节抵接板15对密封环14进行外扩，使得密封环14始终抵紧在缸套2的内壁上，提高磁性活塞3与缸套2之间的密封效果。
39.密封环14与密封垫圈34的材质均为聚四氟乙烯缸套2内壁采用珩磨工艺加工，使表面粗糙度不小于ra0.4。聚四氟乙烯制成的密封垫圈34和密封环14具有耐磨、耐高温、自润滑、使用寿命长、又不会损伤缸体的效果，降低密封垫圈34与密封环14在运动过程中发生磨损污染高纯气体的风险。
40.本技术实施例一种高纯气体增压装置的实施原理为：利用该增压装置对高纯气体进行增压时，利用驱动组件5驱动外磁铁4沿缸套2的中心轴线做往复运动，外磁铁4磁力驱动磁性活塞3在缸套2内做往复运动，高纯气体沿进气管道11穿过进气单向阀9并经进气孔7进入缸套2内部，经过磁性活塞3压缩后经排气孔8穿过排气单向阀10沿排气管道12流出，实现对高纯气体的增压。
41.通过在缸套2内设置磁性活塞3并在缸体外套设外磁铁4，利用驱动组件5驱动外磁铁4沿缸套2轴线的往复运动，外磁铁4磁力驱动磁性活塞3在缸套2内移动，使得外磁铁4始终对磁性活塞3施力做功，实现对缸套2内高纯气体的增压，改善了驱动器无法对永磁铁活塞始终施力做功的问题。通过在密封垫圈34的外壁外扩设置聚四氟乙烯制成的密封环14，密封环14在受到高纯气体压力或者抵接板15的抵接外扩力时，密封环14的截面直径扩大，使得密封环14贴紧在缸套2的内壁上，增强了密封环14的密封效果，降低气体在磁性活塞3与缸套2之间的缝隙流出的风险，提高增压装置对气体的增压效果。
42.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种高纯气体增压装置，其特征在于：包括增压支架（1）、固定安装在所述增压支架（1）上的缸套（2）、滑动安装在所述缸套（2）内的磁性活塞（3）、套设在所述缸套（2）外周壁的外磁铁（4）以及驱动所述外磁铁（4）沿所述缸套（2）轴线移动的驱动组件（5），所述缸套（2）的两端安装有安装座（6），所述安装座（6）上开设有进气孔（7）和排气孔（8），所述进气孔（7）处安装有进气单向阀（9），所述排气孔（8）处安装有排气单向阀（10），所述安装座（6）上安装有与所述进气孔（7）连通的进气管道（11）和与所述排气孔（8）连通的排气管道（12）。2.根据权利要求1所述的一种高纯气体增压装置，其特征在于：所述磁性活塞（3）包括活塞套筒（31）、密封安装在所述活塞套筒（31）内的内磁铁（32）、固定安装在所述活塞套筒（31）两端的活塞座（33）、套设在所述活塞座（33）上的密封垫圈（34）以及可拆卸安装在所述活塞座（33）上的压板（35），所述压板（35）与所述密封垫圈（34）的端面相抵紧，所述活塞套筒（31）的端部与所述密封垫圈（34）的另一端面相抵紧。3.根据权利要求2所述的一种高纯气体增压装置，其特征在于：所述内磁铁（32）包括沿轴向设置的多个磁铁单元，多个所述磁铁单元铺满所述活塞套筒（31）内部的区域，且沿轴线方向两相邻的磁铁单元的磁极相反；所述外磁铁（4）与所述内磁铁（32）的磁极反向对应设置。4.根据权利要求2所述的一种高纯气体增压装置，其特征在于：所述密封垫圈（34）上一体成型有密封环（14），所述密封环（14）的外周壁抵紧在所述缸套（2）的内壁，所述密封环（14）的内壁靠近所述密封垫圈（34）的一侧朝向其靠远离活塞套筒（31）的方向倾斜设置，所述活塞座（33）端部滑动安装有抵接板（15），所述密封环（14）套设在所述抵接板（15）的外周壁上，且所述抵接板（15）的外周壁与所述密封环（14）的内周壁相适应，所述活塞座（33）的端部可拆卸连接有用于调节抵接板（15）位置的调节螺母（13）。5.根据权利要求4所述的一种高纯气体增压装置，其特征在于：所述密封环（14）沿所述密封垫圈（34）的外周壁外扩成型。6.根据权利要求4所述的一种高纯气体增压装置，其特征在于：所述密封垫圈（34）以及所述密封环（14）的材质均为聚四氟乙烯。7.根据权利要求1所述的一种高纯气体增压装置，其特征在于：两所述安装座（6）上均密封连接有进气单向阀（9）和排气单向阀（10）。8.根据权利要求1所述的一种高纯气体增压装置，其特征在于：所述驱动组件（5）包括驱动件（51）、与所述驱动件（51）动力连接的转动丝杠（52）、螺纹配合套设在所述转动丝杠（52）上的滑块（53）以及固定罩设在所述外磁铁（4）上的外磁安装座（54），所述转动丝杠（52）与所述增压支架（1）转动连接，所述滑块（53）与所述外磁安装座（54）固定连接，所述转动丝杠（52）与所述缸套（2）的轴线相互平行设置。9.根据权利要求1所述的一种高纯气体增压装置，其特征在于：所述缸套（2）内部的粗糙度不小于0.4。

技术总结
本申请涉及一种高纯气体增压装置，涉及气体压缩的技术领域，其包括增压支架、固定安装在增压支架上的缸套、滑动安装在缸套内的磁性活塞、套设在缸套外周壁的外磁铁以及驱动外磁铁沿缸套轴线移动的驱动组件，缸套的两端安装有安装座，安装座上开设有进气孔和排气孔，进气孔处安装有进气单向阀，排气孔处安装有排气单向阀，安装座上安装有与进气孔连通的进气管道和与排气孔连通的排气管道。本申请利用驱动组件驱动外磁铁沿缸套的往复运动，实现外磁铁磁力驱动磁性活塞在缸套内的移动，外磁铁自身运动带动磁性活塞运动，使得外磁铁始终对磁性活塞施力做功，改善了驱动器无法对永磁铁活塞始终施力做功的问题。始终施力做功的问题。始终施力做功的问题。


技术研发人员：曹超 胡荣朝 戈松雨 罗有利 许治伟 解修军
受保护的技术使用者：上海润理真空技术有限公司
技术研发日：2022.11.21
技术公布日：2023/10/8