一种四级W型高压压缩机技术领域
本发明涉及储存压缩空气的技术领域，具体而言，涉及一种四级W型高压压缩机。
背景技术
空气压缩机是机械工业的基础产品，其广泛应用于各行业。空气压缩机是将驱动
机（电动机或柴油机）输出的旋转机械能转换为气体的压力能，为气动系统（或气力吹扫点）
提供动力的核心设备。
中国空气压缩机曾经经历了起步、成长两个阶段，目前已进入稳定发展阶段。随着
空气压缩机行业的迅速发展，空气压缩机市场集中度逐渐提高，逐渐形成了一批领先企业，
这些企业通过行业整合不断提高竞争力。我国压缩机行业虽然发展迅速，然而行业依然存
在一些问题。目前我国空气压缩机市场，外资企业仍然占有市场的大部分份额。由于我国的
技术力量薄弱，外企在中高端产品市场占据一定的优势;而且企业规模小、分布分散，产业
集中度低;缺少高端技术，低水平产能比重过大；产品同质化严重。面临这些问题和激烈的
市场竞争，空气压缩机企业应亟需加大力量，实施结构调整，促进产业升级;同时企业要大
力加快技术研发，不断进行产品创新，提高企业自身的市场竞争力。
鉴于此，如何突破技术瓶颈，提高空气压缩的终端压力和运行效率，同时控制生产
成本，进而摆脱对国外技术的依赖，最终实现国产化批量生产，对于我国的机械工业具有重
大意义，是当前亟需面临解决的问题。
例如授权公告号为CN 205172868 U的中国实用新型专利，其公开了一种W型标准
站带子站的压缩机，标准站主管道上依次串联有第一进气缓冲罐、第一气动阀、一级气缸、
一级冷却器、第一球阀、二级气缸组、二级冷却器、二级分离器、三级气缸组、三级冷却器、三
级分离器、粗过滤器、精过滤器、第一单向阀和顺序控制盘；一级气缸布置在中间，一级气缸
的两侧对称布置一个二级气缸和一个三级气缸，所有一级气缸、二级气缸和三级气缸构成
一个W型。子站主管道上依次串联有子站进气缓冲罐和第二气动阀后，与标准站主管道相
连；标准站主管道和子站主管道之间连有第一管道和第二管道。该实用新型能根据气体压
力和来源相应使用标准站和子站，从而很好克服了传统结构功能单一、无法通用的缺陷。该
压缩机具有三级气缸，压力比没有下降，容积的利用率不高。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种四级W型高
压压缩机， 解决现有技术中压力比没有下降，容积的利用率不高的问题。
为了实现上述设计目的，本发明采用的方案如下：
一种四级W型高压压缩机，包括压缩系统、驱动系统、电源控制系统、冷凝水油分离系统
和冷却系统，其特征在于：该压缩机采用四级三缸式设计，一级气缸和二级气缸集中在一个
连体活塞缸内，简化了机械结构，减少了运动杆件，从而节约了空间，提高了效率；三级气缸
与四级气缸分别位于一级、二级气缸的连体气缸的两侧，三个气缸呈W型，当从飞轮面看时，
三级活塞缸在右边，四级活塞缸在左边，驱动电机启动后，经传动装置带动压缩机曲轴旋
转，通过曲轴的旋转带动连杆机构使活塞在气缸内作往复运动；另外，每一气缸组外均设有
散热装置，使压缩过程接近等温压缩，压缩后气体的密度增大，释放了热量后，焓值降低，压
缩空气的效率提高、机器的使用寿命延长，而且安全性提高；采用四级压缩，压力比下降，因
而容积系数增加，从而提高了容积的利用率。
优选的是，所述压缩系统包括一级与二级压缩系统、三级压缩系统和四级压缩系
统；一级与二级压缩系统具有一级压缩系统和二级压缩系统。
在上述任一方案中优选的是，所述一级与二级压缩系统包括一二级连体活塞和一
二级共用连杆。
在上述任一方案中优选的是，所述一二级连体活塞和一二级共用连杆通过一二级
活塞销连接在一起。
在上述任一方案中优选的是，所述一二级连体活塞位于一级缸体与二级缸体的组
合体内。
在上述任一方案中优选的是，所述一二级连体活塞将一级气室和二级气室隔开。
在上述任一方案中优选的是，所述连体活塞缸的顶部设有一级缸盖。
在上述任一方案中优选的是，所述一级缸盖上设有一级进气口和一级出气口。
在上述任一方案中优选的是，所述一级进气口处安装有一级进气管；一级出气口
处安装有一级排气管。
在上述任一方案中优选的是，所述一级进气管的进口与空气滤芯总成连接；一级
排气管的出口与一级散热器连接。
在上述任一方案中优选的是，所述二级缸体上设有二级进气口和二级出气口。
在上述任一方案中优选的是，所述二级进气口处安装有二级进气管；二级出气口
处安装有二级排气管。
在上述任一方案中优选的是，所述二级排气管的出口与二级散热器连接。
在上述任一方案中优选的是，所述三级压缩系统包括三级缸体、三级气室、三级活
塞、三级连杆和三级活塞销。
在上述任一方案中优选的是，所述三级活塞的下端设有三级导向块。
在上述任一方案中优选的是，所述三级缸体上设有三级进气口和三级出气口。
在上述任一方案中优选的是，所述三级进气口处安装有三级进气管；三级出气口
处安装有三级排气管。
在上述任一方案中优选的是，所述三级排气管的出口与三级散热器连接。
在上述任一方案中优选的是，所述四级压缩系统包括四级缸体、四级气室、四级活
塞、四级连杆和四级活塞销。
在上述任一方案中优选的是，所述四级活塞的下端设有四级导向块。
在上述任一方案中优选的是，所述四级缸体上设有四级进气口和四级出气口。
在上述任一方案中优选的是，所述四级进气口处安装有四级进气管；四级出气口
处安装有四级排气管。
在上述任一方案中优选的是，所述四级排气管的出口与四级散热器连接。
本发明的四级W型高压压缩机的工作流程为：
当一二级连体活塞由一级缸盖侧向曲轴侧方向移动时，一级气缸工作容积增大，缸内
压力低于外部压力，外界空气经空气滤芯总成中的空气滤清器、一级进气管，进入一级与二
级压缩系统的一级压缩系统，此时一级吸气阀门打开，同时一级排气阀门关闭，压缩气体进
入到一级缸体。随着曲轴的旋转，当活塞改由曲轴侧向一级缸盖侧方向移动时，一级吸气阀
门关闭，一级气缸工作容积逐渐变小，缸内气体进行第一次压缩，压力升高，压力达到一定
值时，一级排气阀门被顶开。气体被压缩的同时温度也升高，压缩气体经一级排气管进入到
一级散热器，散热器由曲轴转动带动风扇来散热。
经过冷却器冷却后的压缩气体进入油水分离器来分离气体中混合的水和油，分离
出来的压缩气体经过一级安全阀、二级进气管进入一级与二级压缩系统的二级压缩系统，
此时一二级连体活塞由曲轴侧向一级缸盖侧方向移动，二级吸气阀门打开，同时二级排气
阀门关闭，压缩气体进入到二级缸体。随着曲轴的转动，当一二级连体活塞改由一级缸盖侧
向曲轴侧方向移动时，二级吸气阀门关闭，二级气缸工作容积逐渐变小，缸内的压缩气体进
行第二次压缩，压力再次升高，压力达到一定值时，二级排气阀门被顶开。气体被压缩的同
时温度也升高，压缩气体经管道进入二级散热器。
经过冷却器冷却的压缩气体再次进入油水分离器，分离出来的压缩气体经过二级
安全阀、三级进气管进入三级压缩系统，此时三级活塞由三级阀座压盖侧向曲轴侧方向移
动，三级进气阀门打开，同时三级排气阀门关闭，压缩气体进入到三级缸体。随着曲轴的转
动，当活塞改由曲轴侧向三级阀座压盖侧方向移动时，三级进气阀门关闭，三级气缸工作容
积逐渐变小，缸内的压缩气体进行第三次压缩，压力再次升高，压力达到一定值时，三级排
气阀门被顶开。气体被压缩的同时温度也升高，压缩气体经管道进入三级散热器。
经过冷却器冷却的压缩气体再次进入油水分离器，分离出来的压缩气体经过三级
安全阀、四级进气管进入四级压缩系统，此时四级活塞由四级缸盖侧向曲轴侧方向移动，四
级进气阀门打开，同时四级排气阀门关闭，压缩气体进入到四级缸体。随着曲轴的转动，当
活塞改由曲轴侧向四级缸盖侧方向移动时，四级进气阀门关闭，四级气缸工作容积逐渐变
小，缸内的压缩气体进行第四次压缩，压力再次升高，压力达到一定值时，四级排气阀门被
顶开。气体被压缩的同时温度也升高，压缩气体经四级排气管进入四级散热器。
最后，经过冷却器冷却的压缩气体再次进入油水分离器进行油水气的分离，分离
后的压缩气经过四级安全阀、经过压力维持阀进入压力容器进行储存。
附图说明
图1为按照本发明的四级W型高压压缩机的一优选实施例的结构示意图。
图2为按照本发明的四级W型高压压缩机的图1所示实施例的工作流程图。
图3为按照本发明的四级W型高压压缩机的图1所示实施例的主视图。
图4为按照本发明的四级W型高压压缩机的图1所示实施例的后视图。
图5为按照本发明的四级W型高压压缩机的图1所示实施例的俯视图。
图6为按照本发明的四级W型高压压缩机的图1所示实施例的侧视图。
图7为按照本发明的四级W型高压压缩机的图1所示实施例的内部结构图。
具体实施方式
以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。下面
结合说明书附图对本发明四级W型高压压缩机的具体实施方式作进一步的说明。
如图1、图3-图7所示，按照本发明的四级W型高压压缩机的一优选实施例的结构示
意图。本发明的一种四级W型高压压缩机，包括压缩系统、驱动系统、电源控制系统、冷凝水
油分离系统和冷却系统，其特征在于：该压缩机采用四级三缸式设计，一级气缸和二级气缸
集中在一个连体活塞缸内，简化了机械结构，减少了运动杆件，从而节约了空间，提高了效
率；三级气缸与四级气缸分别位于一级、二级气缸的连体气缸的两侧，三个气缸呈W型，当从
飞轮面看时，三级活塞缸在右边，四级活塞缸在左边，驱动电机启动后，经传动装置带动压
缩机曲轴旋转，通过曲轴54（如图7所示）的旋转带动连杆机构使活塞在气缸内作往复运动，
曲轴54置于曲轴箱体10内（如图1所示）；另外，每一气缸组外均设有散热装置，使压缩过程
接近等温压缩，压缩后气体的密度增大，释放了热量后，焓值降低，压缩空气的效率提高、机
器的使用寿命延长，而且安全性提高；采用四级压缩，压力比下降，因而容积系数增加，从而
提高了容积的利用率。
在本本实施例中，所述一级和二级被集中在中间，当从飞轮面看时，三级活塞缸在
右边，四级活塞缸在左边（如图7所示）。驱动装置中的驱动电机启动后，经传动装置带动压
缩机曲轴旋转，通过曲轴的旋转带动连杆机构使活塞在气缸内作往复运动。
在本实施例中，所述曲轴54由传动装置11和驱动装置15带动；驱动装置15与压缩
机固定在底座20上（如图3所示）。
在本实施例中，所述压缩系统包括一级与二级压缩系统3、三级压缩系统17和四级
压缩系统1；一级与二级压缩系统3具有一级压缩系统和二级压缩系统。
在本实施例中，所述一级与二级压缩系统3包括一二级连体活塞29和一二级共用
连杆32。
在本实施例中，所述一二级连体活塞29和一二级共用连杆32通过一二级活塞销27
连接在一起。
在本实施例中，所述一二级连体活塞29位于一级缸体24与二级缸体25的组合体
内。
在本实施例中，所述一二级连体活塞29将一级气室28和二级气室30隔开。
在本实施例中，所述连体活塞缸的顶部设有一级缸盖22。
在本实施例中，所述一级缸盖22上设有一级进气口21和一级出气口23。
在本实施例中，所述一级进气口21处安装有一级进气管16；一级出气口23处安装
有一级排气管4。
在本实施例中，所述一级进气管16的进口与空气滤芯总成9连接；一级排气管4的
出口与一级散热器5连接。
在本实施例中，所述二级缸体25上设有二级进气口26和二级出气口31。
在本实施例中，所述二级进气口26处安装有二级进气管18；二级出气口31处安装
有二级排气管12。
在本实施例中，所述二级排气管12的出口与二级散热器8连接。
在本实施例中，所述三级压缩系统17包括三级缸体34、三级气室35、三级活塞39和
三级连杆42；三级连杆42通过三级活塞销33三级活塞39连接。
在本实施例中，所述三级活塞39的下端设有三级导向块41，由于三级连杆42与曲
轴54的中心线之间带有夹角，故设置导向块进行导向；三级活塞39置于三级缸座40上。
在本实施例中，所述三级缸体34上设有三级进气口36和三级出气口38。
在本实施例中，所述三级进气口36处安装有三级进气管13；三级出气口38处安装
有三级排气管14。
在本实施例中，所述三级排气管14的出口与三级散热器6连接。
在本实施例中，所述四级压缩系统1包括四级缸体44、四级气室47、四级活塞49和
四级连杆53；四级气室47的顶部带有四级缸盖46；四级连杆53通过四级活塞销52、四级活塞
49连接。
在本实施例中，所述四级活塞49的下端设有四级导向块51，由于四级连杆53与曲
轴54的中心线之间带有夹角，故设置导向块进行导向。
在本实施例中，所述四级缸体44上设有四级进气口45和四级出气口48；四级缸体
44内带有四级缸体衬套，从而减少四级活塞49对四级缸体44的磨损；四级缸体44的下端固
定在四级缸座50上。
在本实施例中，所述四级进气口45处安装有四级进气管2；四级出气口48处安装有
四级排气管19。
在本实施例中，所述四级排气管19的出口与四级散热器7连接。
在本实施例中，所述曲轴54上设有轴承55和曲轴平衡块56。
如图2所示，按照本发明的四级W型高压压缩机的图1所示实施例的工作流程图。
本发明的四级W型高压压缩机的工作流程为：
当一二级连体活塞由一级缸盖22侧向曲轴54侧方向移动时，一级气缸工作容积增大，
缸内压力低于外部压力，外界空气经空气滤芯总成9中的空气滤清器、一级进气管16，进入
一级与二级压缩系统3的一级压缩系统，此时一级吸气阀门打开，同时一级排气阀门关闭，
压缩气体进入到一级缸体24。随着曲轴54的旋转，当活塞改由曲轴54侧向一级缸盖22侧方
向移动时，一级吸气阀门关闭，一级气缸工作容积逐渐变小，缸内气体进行第一次压缩，压
力升高，压力达到一定值时，一级排气阀门被顶开。气体被压缩的同时温度也升高，压缩气
体经一级排气管4进入到一级散热器5，散热器由曲轴54转动带动风扇来散热。
经过冷却器冷却后的压缩气体进入油水分离器来分离气体中混合的水和油，分离
出来的压缩气体经过一级安全阀、二级进气管18进入一级与二级压缩系统3的二级压缩系
统，此时一二级连体活塞由曲轴54侧向一级缸盖侧方向移动，二级吸气阀门打开，同时二级
排气阀门关闭，压缩气体进入到二级缸体25。随着曲轴54的转动，当一二级连体活塞改由一
级缸盖22侧向曲轴54侧方向移动时，二级吸气阀门关闭，二级气缸工作容积逐渐变小，缸内
的压缩气体进行第二次压缩，压力再次升高，压力达到一定值时，二级排气阀门被顶开。气
体被压缩的同时温度也升高，压缩气体经管道进入二级散热器8。
经过冷却器冷却的压缩气体再次进入油水分离器，分离出来的压缩气体经过二级
安全阀、三级进气管13进入三级压缩系统17，此时三级活塞由三级阀座压盖37侧向曲轴54
侧方向移动，三级进气阀门打开，同时三级排气阀门关闭，压缩气体进入到三级缸体34。随
着曲轴54的转动，当活塞改由曲轴54侧向三级阀座压盖37侧方向移动时，三级进气阀门关
闭，三级气缸工作容积逐渐变小，缸内的压缩气体进行第三次压缩，压力再次升高，压力达
到一定值时，三级排气阀门被顶开。气体被压缩的同时温度也升高，压缩气体经管道进入三
级散热器。
经过冷却器冷却的压缩气体再次进入油水分离器，分离出来的压缩气体经过三级
安全阀、四级进气管2进入四级压缩系统，此时四级活塞由四级缸盖侧向曲轴侧方向移动，
四级进气阀门打开，同时四级排气阀门关闭，压缩气体进入到四级缸体。随着曲轴的转动，
当活塞改由曲轴侧向四级缸盖侧方向移动时，四级进气阀门关闭，四级气缸工作容积逐渐
变小，缸内的压缩气体进行第四次压缩，压力再次升高，压力达到一定值时，四级排气阀门
被顶开。气体被压缩的同时温度也升高，压缩气体经四级排气管19进入四级散热器7。
最后，经过冷却器冷却的压缩气体再次进入油水分离器进行油水气的分离，分离
后的压缩气经过四级安全阀、经过压力维持阀进入压力容器进行储存。
本发明的四级W型高压压缩机具有以下优点：
（1）显著节省压缩气体的机械功。
产品具有四级冷却过程，使压缩过程接近等温压缩，压缩后气体的密度增大，释放
了热量后，焓值降低，提高了压缩空气的效率。
（2）能够有效地降低排气温度。
通过四级压缩中间的冷却装置降低了气体的进气温度，可以显著降低排气温度。
压缩机的排出气体的温度是随压缩比的增加而升高的，压缩比越高排气温度就越高，润滑
油温度过高会降低粘度，加剧磨损，另外容易在缸内及阀门上形成积碳，加剧磨损，有时甚
至发生爆炸。通过四级冷却装置，降低排气温度，极大地提高了机器的使用的安全性和使用
寿命。
（3）显著提高容积系数。
随着压力比的上升，余隙容积中的气体膨胀所占的容积增加，气缸实际吸气量减
少，采用四级压缩，压力比下降，因而容积系数增加，从而提高了容积的利用率。
（4）降低活塞力。
如果采用单级压缩，则较高的终端气压始终作用在较大的活塞面积上，通过四级
压缩，气体压力逐级升高，而气缸的直径却逐级减小，这样，在低压级较大的活塞面积上作
用的气体压力小，而高压级是较高的气体压力作用在较小的活塞面积上，从而各级作用于
运动机构上的力都显著减小。因此使运动机构重量减轻，机器效率提高。
（5）简化了机械结构。
采用了一级活塞和二级活塞连体结构，简化了机械结构，减少了运动机件，提高了
机器的可靠性，同时降低了生产成本。
本领域技术人员不难理解，本发明的四级W型高压压缩机包括本说明书中各部分
的任意组合。限于篇幅且为了使说明书简明，在此没有将这些组合一一详细介绍，但看过本
说明书后，由本说明书构成的各部分的任意组合构成的本发明的范围已经不言自明。