一种金属波纹管式特种气体压缩机

1.本发明涉及超低温设备、特种气体供给与处理系统、贵重气体输运与应用领域，尤其涉及的是一种金属波纹管式特种气体压缩机。

背景技术：

2.在科研与特种气体工业领域，常常会使用如氦三等特种气体，它的化学与物理特性不仅独特，而且价格也十分昂贵。高纯度的氦三每升的价格可以高达2.5万至3.5万元人民币(标准状况情况下)。另外，使用氦三作为工质的高精密仪器与设备，如超低温的氦三系统或稀释制冷机等都要求氦三的纯度非常高，而且不能受到任何的污染，这就意味着使用这些特种昂贵气体的设备或机械不能有任何泄漏和其它杂质的混入。在这些特种气体输运与工作的超低温设备与系统中，经常会需要给这些特种气体增压。因此使用普通的活塞式气体压缩机或叶轮机械式的气体压缩机都不能满足这些特种气体的使用要求。因为活塞式气体压缩机在工作时为了让压缩机能够正常工作，润滑油是不可缺少的，活塞在气缸内活动时，活塞与气缸之间必须经过相应的润滑，润滑油在使用过程中形成油膜，容易在特种气体中引入杂质。而叶轮机械的叶片与机匣之间的微小间隙也不能满足特种昂贵气体对于密封的严格要求。总之，现有技术的气体压缩机难以满足特种气体压缩对于杂质和密封性的要求。

技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种金属波纹管式特种气体压缩机，旨在解决现有技术中气体压缩机难以满足特种气体压缩对于杂质和密封性的要求的问题。
4.本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
5.一种金属波纹管式特种气体压缩机，其中，包括：
6.外壳；
7.进气机构和排气机构，均固定于所述外壳；
8.金属波纹管和托盖，均位于所述外壳内；所述金属波纹管的两端分别与所述外壳、所述托盖密封连接；所述金属波纹管采用经过电抛光的不锈钢制成；
9.驱动组件，与所述托盖连接，并驱动所述托盖移动；
10.其中，当所述托盖带动所述金属波纹管下拉伸展时，所述进气机构的进气通道打开，以使所述进气机构处的特种气体进入到所述金属波纹管的内部；
11.当所述托盖带动所述金属波纹管向上压缩时，所述排气机构的排气通道打开，以使所述金属波纹管的内部的特种气体排出到所述排气机构处。
12.所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其中，所述驱动组件包括：
13.驱动电机、转动轴、曲柄杆、连杆以及铰链座；
14.所述驱动电机固定于所述外壳外，所述曲柄杆的两端分别与所述转动轴和所述连
杆转动连接，所述连杆的两端分别与所述曲柄杆、所述铰链座转动连接，所述铰链座固定于所述托盖。
15.所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其中，所述外壳的上壳盖上设置有进气口，所述进气机构包括：
16.进气，位于所述金属波纹管的腔室内，并覆盖在所述进气口；
17.进气管，固定于所述外壳的上壳盖外，所述进气管用于将特种气体引导至所述进气口；
18.其中，所述进气可向内弯曲以打开进气通道。
19.所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其中，所述进气口为双进气口。
20.所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其中，所述外壳的上壳盖上设置有排气口，所述排气机构包括：
21.排气，位于所述金属波纹管的腔室外，并覆盖在所述排气口；
22.排气管，固定于所述外壳的上壳盖外，所述排气管将所述排气口排出的特种气体导出；
23.其中，所述排气可向外弯曲以打开排气通道。
24.所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其中，所述排气口为双排气口。
25.所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其中，所述外壳的侧面设置有通风槽。
26.所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其中，所述金属波纹管式特种气体压缩机的增压比为2.5～4.0。
27.所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其中，所述特种气体包括3he气体。
28.有益效果：驱动组件推动金属波纹管的端头的托盖做上下的直线运动。当金属波纹管被下拉伸展时，金属波纹管的内部压力降低，进气通道打开(此时排气通道关闭)，特种气体进入到金属波纹管的内部。当金属波纹管被向上压缩时，当然金属波纹管内的特种气体也同样被压缩，压力提高，排气通道打开(此时进气通道关闭)，经过增压的特种气体从排气管排出，进入所供给的低温系统中，本发明的压缩机的密封性极好，且不需要使用润滑油，不会因润滑油引入杂质。
附图说明
29.图1是本发明中金属波纹管式特种气体压缩机整体结构示意图。
30.图2是本发明中金属波纹管式特种气体压缩机剖视结构示意图。
31.图3是本发明中金属波纹管式特种气体压缩机吸入气体时的结构示意图。
32.图4是本发明中金属波纹管式特种气体压缩机排出气体时的结构示意图。
33.附图标记说明：
34.1、外壳；11、通风槽；12、进气口；13、排气口；2、进气机构；21、进气；22、进气管；3、排气机构；31、排气；32、排气管；4、金属波纹管；5、托盖；6、驱动组件；61、连杆；62、曲柄杆；63、转动轴；64、驱动电机；66、铰链座。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对
本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.请同时参阅图1-图4，本发明提供了一种金属波纹管式特种气体压缩机的一些实施例。
37.如图1-图2所示，本发明的金属波纹管式特种气体压缩机，包括：
38.外壳1；
39.进气机构2和排气机构3，均设置于所述外壳1；
40.金属波纹管4和托盖5，均位于所述外壳1内；所述金属波纹管4的两端分别与所述外壳1、所述托盖5密封连接；所述金属波纹管4采用经过电抛光的不锈钢制成；
41.驱动组件6，与所述托盖5连接，并驱动所述托盖5移动；
42.其中，当所述托盖5带动所述金属波纹管4下拉伸展时，所述进气机构2的进气通道打开，以使所述进气机构2处的特种气体进入到所述金属波纹管4的内部；
43.当所述托盖5带动所述金属波纹管4向上压缩时，所述排气机构3的排气通道打开，以使所述金属波纹管4的内部的特种气体排出到所述排气机构3处。
44.值得说明的是，由于金属波纹管4由经过电抛光的不锈钢制成，内部极其洁净，特种气体没有杂质混入与污染的风险。加之不锈钢的隔热性能好，特种气体的压缩过程接近于理想的绝热等熵压缩过程，能源的利用率较高，有利于能源的利用。金属波纹管4式特种气体压缩机可以应用于干式超低温稀释制冷机和氦三系统中，需要回送3he气体再返回到超低温设备中。为了保证3he气体能顺利与尽快地在超低温设备中液化，就要使用这种金属波纹管4式特种气体压缩机。该压缩机在多型稀释制冷机中使用效果好，完全达到了让3he气体迅速增压与快速液化的作用，保障了整个稀释制冷机的可靠工作。
45.进气机构2与排气机构3是相似的，它们只是气体流动的方向不一样。驱动组件6推动金属波纹管4的端头的托盖5移动。当金属波纹管4被下拉伸展时，金属波纹管4的内部压力降低，进气通道打开(此时排气通道关闭)，特种气体进入到金属波纹管4的内部。当金属波纹管4被向上压缩时，当然金属波纹管4内的特种气体也同样被压缩，压力提高，排气通道打开(此时进气通道关闭)，经过增压的特种气体从排气管32排出，进入所供给的低温系统中。
46.综上，本技术的特种气体压缩机不需要润滑油，不会因润滑油引入杂质，且密封性好。
47.另外，托盖5做往复运动，由于整个波纹管的质量较小，且不需要大质量的曲柄进行惯性轮配重，这样也减少了整个气体压缩机的重量。
48.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1-图2所示，所述驱动组件6包括：
49.驱动电机64、转动轴63、曲柄杆62、连杆61以及铰链座66，所述驱动电机64固定于所述外壳1外，所述曲柄杆62的两端分别与所述转动轴63和所述连杆61转动连接，所述连杆61的两端分别与所述曲柄杆62、所述铰链座66转动连接，所述铰链座66固定于所述托盖5。
50.具体地，驱动电机64带动转动轴63转动，曲柄杆62也随之绕着转动轴63转动，同时带动曲柄杆62与连杆61，并且连杆61推动金属波纹管4的端头的托盖5做上下的直线运动。在金属波纹管4被下拉伸展时，金属波纹管4的内部压力降低，进气通道打开，特种气体进入到金属波纹管4内部。当连杆61过了下止点向上运动时，金属波纹管4被压缩，当然金属波纹
管4内的特种气体也同样被压缩，压力提高，在连杆61接近上止点时，在设定的压力差作用下，排气通道打开，经过增压的特种气体从排气管32排出，进入所供给的低温系统中。
51.此外，连杆61带动波纹管推动托盖5做往复运动，由于整个波纹管的质量较小，不需要大质量的曲柄杆62进行配重，这样也减少了整个气体压缩机的重量。
52.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1-图4所示，所述外壳1的上壳盖上设置有进气口12，所述进气机构2包括：
53.进气21，覆盖在所述进气口12的内侧；
54.进气管22，设置于所述外壳1的上壳盖外，所述进气管22用于将特种气体引导至所述进气口12；
55.其中，所述进气21可向内弯曲以打开进气通道。
56.具体地，进气21的一边用螺栓固定在外壳1上部的内侧，进气21的另一边可以弯曲变形，使得进气21根据气压变化关闭与开启进气口12，当进气21两侧的压强差足以克服进气21本身的弹力时，进气21就被推开，呈弯曲形状。所述进气口12为双进气口，则可以采用两个进气21，分别覆盖双进气口。
57.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1-图4所示，所述外壳1的上壳盖上设置有排气口13，所述排气机构3包括：
58.排气31，覆盖在所述排气口13的外侧；
59.排气管32，设置于所述外壳1的上壳盖外，所述排气管32将所述排气口13排出的特种气体导出；
60.其中，所述排气31可向外弯曲以打开排气通道。
61.具体地，排气31的一边用螺栓固定在外壳1上部的外侧，排气31的另一边可以弯曲变形，使得排气31根据气压变化关闭与开启排气口13，当排气31两侧的压强差足以克服排气31本身的弹力时，排气31就被推开，呈弯曲形状。所述排气口13为双排气口，则可以采用两个排气31，分别覆盖双排气口。
62.需要说明的是，采用双进气口、双进气弹和双排气口以及双排气弹结构。无论是双进气口采用双进气弹，还是双排气口采用双进气弹，用两个弹性不同的弹分别安装在双进气口，或者用两个弹性不同的弹分别安装在双排气口上，是为了适应快速进气与排气的要求，在排气的情况下，当波纹管内部接近所需要的压力时，弹两侧的气压的压差较小，排气口13上的弹性较大(比较软)的弹先打开，排气口13上的弹性较小(比较硬)的弹不会打开，排气量较小，跟着在达到了所需压力后，弹两侧的气压的压差较大，两个都打开，排气量较大，使排气有充分的工作时间，不会在金属波纹管完全压缩之前排尽气体，也不会在金属波纹管完全压缩之后尚未排尽气体，而是金属波纹管的压缩过程与排气过程相互匹配，完美地完成排气的过程，通过两个弹性不同的弹实现自动调节排气量。双进气口进气也是类似的过程，这里就不重复了。总之，这种新颖结构的特种气体压缩机非常适合于昂贵、要求洁净的特殊气体的增压与传输。
63.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1所示，所述外壳1的侧面设置有通风槽11。
64.具体地，通风槽11可以减小外壳1的质量，使得整个气体压缩机更轻。此外，通风槽11有利于散热。
65.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，所述金属波纹管4式特种气体压缩机的增压比为2.5～4.0。具体地，这种特种气体压缩机的增压比也可以根据使用要求设计成2.5～4.0不等。
66.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：

1.一种金属波纹管式特种气体压缩机，其特征在于，包括：外壳；进气机构和排气机构，均固定于所述外壳；金属波纹管和托盖，均位于所述外壳内；所述金属波纹管的两端分别与所述外壳、所述托盖密封连接；所述金属波纹管采用经过电抛光的不锈钢制成；驱动组件，与所述托盖连接，并驱动所述托盖移动；其中，当所述托盖带动所述金属波纹管下拉伸展时，所述进气机构的进气通道打开，以使所述进气机构处的特种气体进入到所述金属波纹管的内部；当所述托盖带动所述金属波纹管向上压缩时，所述排气机构的排气通道打开，以使所述金属波纹管的内部的特种气体排出到所述排气机构处。2.根据权利要求1所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其特征在于，所述驱动组件包括：驱动电机、转动轴、曲柄杆、连杆以及铰链座；所述驱动电机固定于所述外壳外，所述曲柄杆的两端分别与所述转动轴和所述连杆转动连接，所述连杆的两端分别与所述曲柄杆、所述铰链座转动连接，所述铰链座固定于所述托盖。3.根据权利要求1所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其特征在于，所述外壳的上壳盖上设置有进气口，所述进气机构包括：进气，位于所述金属波纹管的腔室内，并覆盖在所述进气口；进气管，固定于所述外壳的上壳盖外，所述进气管用于将特种气体引导至所述进气口；其中，所述进气可向内弯曲以打开进气通道。4.根据权利要求3所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其特征在于，所述进气口为双进气口。5.根据权利要求1所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其特征在于，所述外壳的上壳盖上设置有排气口，所述排气机构包括：排气，位于所述金属波纹管的腔室外，并覆盖在所述排气口；排气管，固定于所述外壳的上壳盖外，所述排气管将所述排气口排出的特种气体导出；其中，所述排气可向外弯曲以打开排气通道。6.根据权利要求5所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其特征在于，所述排气口为双排气口。7.根据权利要求1～6任意一项所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其特征在于，所述外壳的侧面设置有通风槽。8.根据权利要求1～6任意一项所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其特征在于，所述金属波纹管式特种气体压缩机的增压比为2.5～4.0。9.根据权利要求1～6任意一项所述的金属波纹管式特种气体压缩机，其特征在于，所述特种气体包括3he气体。

技术总结

本发明公开了一种金属波纹管式特种气体压缩机，包括：外壳；进气机构和排气机构，均设置于外壳；金属波纹管和托盖，金属波纹管的两端分别与外壳、托盖密封连接；驱动组件，与托盖连接，并驱动托盖移动。驱动组件推动金属波纹管的端头的托盖。当金属波纹管被下拉伸展时，金属波纹管的内部压力降低，进气通道打开，特种气体进入到金属波纹管的内部。当金属波纹管被向上压缩时，当然金属波纹管内的特种气体也同样被压缩，压力提高，排气通道打开，经过增压的特种气体从排气管排出，进入所供给的低温系统中，本发明的压缩机密封性极好，且不需要使用润滑油，不会因润滑油引入杂质。不会因润滑油引入杂质。不会因润滑油引入杂质。