CN104612946A - 基于滚珠启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于压缩机技术领域，涉及一种基于滚珠启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置，其特色在于在压缩机排气阀至气罐逆止阀之间的排气管的路段上或/和在压缩机排气腔对应的缸盖上，设置有泄压孔及与该泄压孔相互连通的孔道，所示泄压孔与外界大气连通，所述孔道内安置有滚珠，所述滚珠控制泄压孔的开通与闭断：当滚珠沿孔道运动并抵住泄压孔时所述泄压孔被闭断，当滚珠脱离泄压孔时所述泄压孔被开通，从而实现压缩机的起步卸载，为压缩机的顺利起动创造有利环境。由于滚珠为常见的球状结构，因此具备简单、可靠以及空间占位小的实用性功能。

Description

基于滚珠启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，涉及一种空气压缩机停机与起动卸载装置，具体地说涉及一种有助于压缩机顺利起动并正常运行的停机卸载及起动卸载辅助启动装置。

背景技术

现有空气压缩机系统一般由压缩机、气罐、管路以及各种控制阀所组成，压缩机的任务是将空气工质进行压缩以提高其压力、气罐的任务是储存经过压缩的高压气体、管路及控制阀的作用则是将压缩机排出的高压气体输送至气罐并阻止罐内的气体倒灌返回压缩机，其中防止罐内高压气体回流到压缩机的控制阀称为逆止阀，在逆止阀与压缩机的排气腔之间用管路进行连接(俗称排气管)。一般情况下，当罐内气体压力达到某一预设数值时，控制阀中的压力阀会反馈信号并据此令压缩机停止工作，而当罐内气体被消耗掉一部分后其内的气压将随之下降，若罐内压力低至另一预设数值时压力阀又会发出信号让压缩机重新起动以补充新的高压气体给气罐，于是压缩机就这样反复地按上述程序开开停停。如此一来造成的问题是：1)在压缩机重新起动前，就算罐内压力已经降至预设的工作压力下限，此时虽然压力阀已发出起动信号，但由于排气管内仍残存有较高压力数值的气体而形成高的所谓排气背压，结果导致压缩机起动负载较大而造成其起动困难甚至起动失败；2)在压缩机重新起动的最初的极短时间内，即使是压缩机起步前已经将排气管内的高压气体排空，但由于排气管所据有的管路容积十分有限，即使最初的有限几圈起步运转亦会迅速造成管内气体压力陡增，同样会形成过高的排气背压而使得压缩机起动困难甚或起动失败。显然，要避免上述不利现象发生，就必须在压缩机输出压力达标暂停后能够将排气管内的气体放空以便为下一次起动做好准备(此即停机卸载)，同时还要在压缩机重新起动的最初时段让排气管内的气压暂缓提升以便为压缩机转速能升至正常转速争取缓冲时间(此即起动卸载)。然而事实是，现有技术中尚未有兼备上述两种工况卸载功能而又简单可靠的简易起动卸载装置；比如，利用控制电路及各种传感器和电磁阀实施的卸载系统，虽然能够实现上述多工况卸载功能，但由于其制造成本相对较高因而并未适用那些量大面广的小型空气压缩机产品；又比如，现有小型空气压缩机普遍采用的是基于圆柱弹簧作为开合动力的卸载装置，其结构虽然简单，但是一方面它只具备单一工况的卸载功能而使其控制性能存在欠缺，另一方面它的工作可靠性较差，盖因在高温排气的环境下，细小的且需要足够尺寸响应长度的圆柱弹簧极易失效，致使其质量稳定性和一致性较差，还有该类基于圆柱弹簧的卸载装置会占据较大的空间，也因此给安装和布局带来较大的麻烦。

发明内容

针对现有技术中空气压缩机排气管卸载系统或装置不能兼顾多工况卸载及简单、可靠、占位小的不足，本发明提出一种基于滚珠启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置，目的在于：装置既能实现停机卸载及起动卸载的多工况卸载功能，且又具备简单、可靠以及占位小的实用性功能。

本发明的目的是这样实现的：一种基于滚珠启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置，其特征在于：在压缩机排气阀至气罐逆止阀之间的排气管的路段上或/和在压缩机排气腔对应的缸盖上，设置有泄压孔及与该泄压孔相互连通的孔道，所示泄压孔与外界大气连通，所述孔道内安置有滚珠，所述滚珠控制泄压孔的开通与闭断：当滚珠沿孔道运动并抵住泄压孔时所述泄压孔被闭断，当滚珠脱离泄压孔时所述泄压孔被开通；当泄压孔开通时，该泄压孔将排气管内部以及排气腔内部连通至外界大气；当泄压孔闭断时，排气管内部以及排气腔内部无法经由该泄压孔与外界大气进行连通。

上述的孔道内设置有横向孔，当滚珠脱离泄压孔时排气管内部以及排气腔内部经由该横向孔及泄压孔与外界大气呈连通状态。

上述的孔道内设置有纵向沟槽，当滚珠脱离泄压孔时排气管内部以及排气腔内部经由该纵向沟槽及泄压孔与外界大气呈连通状态。

上述的孔道开设有径向贯通槽，当滚珠脱离泄压孔时排气管内部以及排气腔内部经由该径向贯通槽及泄压孔与外界大气呈连通状态。

上述的孔道的内径大于滚珠的外径，当滚珠脱离泄压孔时排气管内部以及排气腔内部经由滚珠与孔道的缝隙及泄压孔与外界大气呈连通状态。

上述的孔道和泄压孔设置在一个独立旋塞上，所述旋塞紧固在压缩机的缸盖上。

本发明相比现有技术突出的优点是：采用具有一定重力的滚珠控制泄压孔与低压外界大气或与低压压缩机进气腔进行连通的启闭条件和时刻，以此控制压缩机在起动的最初阶段内面临较低数值的排气背压，从而实现压缩机的起步卸载，为压缩机的顺利起动创造有利环境。由于本发明中的滚珠为常见的球状结构，因此具备简单、可靠以及空间占位小的实用性功能。

附图说明

图1是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置的孔道内设置有横向孔的一个实施例的轴测示意图；

图2是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置的孔道内设置有横向孔的另一个实施例的剖视图；

图3是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置的孔道内设置有横向孔的又一个实施例的剖视图；

图4是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置的孔道内设置有纵向沟槽的一个实施例的剖视图；

图5是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置的孔道内设置有径向贯通槽的一个实施例的剖视图；

图6是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置孔道直径大于滚珠直径的一个实施例的剖视图；

图7是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置孔道直径大于滚珠直径的另一个实施例的剖视图；

图8是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置孔道直径大于滚珠直径的又一个实施例的剖视图；

图9是本发明空气压缩机停机及起动卸载装置孔道及泄压孔和滚珠布置在独立旋塞上的一个实施例的剖视图。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—9：

一种基于滚珠启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置，适用于由压缩机1、气罐2、逆止阀3和排气管4等部件所组成的空气压缩机系统(参见图1)，其中压缩机1的任务是将空气工质进行压缩以提高其压力、气罐2的任务是储存经过压缩的高压气体、逆止阀3的作用是防止气罐2内的高压气体回流到压缩机1内，排气管4的任务是将压缩机1排出的高压气体输送至气罐2内；在这里，排气管4是指将压缩机1连接到逆止阀3之间的管路，逆止阀3实际上是一个单向阀，气体只能从排气管4经由逆止阀3进入气罐2内，而不能反过来从气罐2内经由逆止阀3回流到排气管4内；需要说明的是，本发明中的逆止阀3可以是气罐2的一个附件，因此逆止阀3也可以称之为气罐2的逆止阀3；所述压缩机1包括有活塞1a、连杆1b、气缸1c、阀板座1d、排气阀1e、缸盖1f、排气腔5和进气腔8等主要部件(参见图1)，连杆1b受曲轴的驱动而运动并进而驱动活塞1a在气缸1c内作往返运动，于是由活塞1a、气缸1c、阀板座1d所围成的工作腔呈周期性的容积改变，当工作腔容积增大时其内气体压力变低形成一定的真空度，此时外界大气经由进气腔8而被吸入其内，当工作腔容积变小时被封闭在其内的气体受到压缩压力上升，在压力升至预定值时工作腔内的气体推开排气阀1e而进入排气腔5之内，最后经由排气管4和逆止阀3进入气罐2内。本发明的特色在于：在压缩机排气阀1e至气罐2的逆止阀3之间的排气管4的路段上或/和在压缩机排气腔5对应的缸盖1f上，设置有泄压孔7及与该泄压孔7相互连通的孔道7a，所示泄压孔7与外界大气连通，所述孔道7a内安置有滚珠6，所述滚珠6控制泄压孔7的开通与闭断：当滚珠6沿孔道7a运动并抵住泄压孔7时所述泄压孔7被闭断，当滚珠6脱离泄压孔7时所述泄压孔7被开通；当泄压孔7开通时，该泄压孔7将排气管4内部以及排气腔5内部连通至外界大气；当泄压孔7被闭断时，排气管4内部以及排气腔5内部无法经由该泄压孔7与外界大气进行连通；需要指出的是，排气管4的内部与压缩机排气腔5的内部是连通的；显然当排气管4的内部或排气腔5的内部在没有完全排空的情况下，此时无论滚珠6是否完全遮蔽住泄压孔7，该滚珠6朝向泄压孔7的一面承受较低的气压、而背向泄压孔7的一面则承受较高的气压，亦即滚珠6的本体上作用有一定的压差力，该压差力总是企图将滚珠6压向并压紧在泄压孔7的孔口上，从而力图封闭泄压孔7的通道；需要指出的是，本发明中的滚珠6具一定的重力，并利用该重力抵抗作用在滚珠6本体上的气体压差力，从而企图打开泄压孔7的通道，显然滚珠6的重力以及作用在滚珠6本体上的气体压力差决定着泄压孔7的通与断，换言之滚珠6可以控制泄压孔7的开通与闭断：当滚珠6的重力大于作用在其正反两面的气体压差力并使得滚珠6不能完全遮蔽住泄压孔7时，泄压孔7呈开通状态，此时该泄压孔6将排气管4内部以及排气腔5内部连通至外界大气，与之对应的是压缩机处在卸载状态；当作用在滚珠6正反两面的气体压差力大于滚珠6本身的重力并使得滚珠6压向并完全遮蔽密封住泄压孔7时，泄压孔7呈闭断状态，此时排气管4内部以及排气腔5内部无法经由该泄压孔7与外界大气进行连通，与之对应的是压缩机1处在正常的输出压缩空气的工作状态。本发明的工作原理是：当压缩机供气压力达标而停机时，排气管4内的气压会随着压缩机1的排气阀1e至逆止阀3之间的各处微小密封接合面缝隙的泄漏而逐渐下降，当气压下降至设定阈値时，滚珠6将在其重力的作用下克服施加在其身上的背压(即气体压差)而滑落，此时泄压孔7被打开从而将排气管4内部以及排气腔5内部与外界大气导通，由此实现卸载；当压缩机重新起动时，在一定时段内由于滚珠6的重力抵抗作用而并未完全封闭泄压孔7，此时泄压孔7与外界大气或与进气腔8之间仍然保持导通泄压状态，于是排气管4及排气腔5内的气压将维持在低压的状态，随着转速的增加，由于压缩机的输出气体量远大于泄压孔7的泄漏量，于是排气管4内及排气腔5内的气压会逐渐上升，作用到滚珠6本体上的气体压差也逐渐变大，当气体压差力大于重力时将迫使滚珠6关闭泄压孔7，换句话说从卸载状态到泄压孔7完全关闭存在有一小段滞后延时，正是滚珠6的延时关闭为压缩机1的顺利起动并运行至正常转速创造了条件，由此实现开机起动卸载。注意到球状的滚珠6结构非常简单，其空间占位也非常小，故本发明的卸载装置具备简单、可靠以及占位小的实用性功能。

本发明为了能够在压缩机1停机时较快地实现卸载，在孔道7a内设置有横向孔7b(参见图1、图2和图3)，当滚珠6脱离泄压孔7回落时，横向孔7b将提前将排气管4内部以及排气腔5内部的高压气体经由孔道7a和泄压孔7泄漏至外界大气，从而实现卸载；需要说明的是，横向孔7b可以是水平布置的(如图1和图2所示)也可是倾斜布置的(如图3所示)；另外需要指出的是，当压缩机重新起动时，横向孔7b内即有气流通过，此时根据伯努利流体流动规律可知，孔道7a内的气压必然低于排气腔5内的气压，亦即意味着作用到滚珠6上部的气压也必较小，换句话说作用到滚珠6上的气体压差将会增大，此时当气体压差大于滚珠6的重力时滚珠6开设向上移动并最终封堵泄压孔7。另外，在孔道7a内设置纵向沟槽7c(如图4所示)、径向贯通槽7d(如图5所示)也能够在压缩机1停机时较快地实现卸载；当然，将孔道7a的内径大于滚珠6的外径(参见图6和图7)，或者锥孔状(图8所示为锥孔且锥孔底部大端直径大于滚珠6的直径)，同样能够在压缩机1停机时较快地实现卸载。

本发明的孔道7a和泄压孔7可以设置在一个独立旋塞9上，所述旋塞9紧固在压缩机1的缸盖1f上(如图9所示)。

与现有技术相比，本发明的突出优点是：采用具有一定重力的球状滚珠6控制泄压孔7与低压外界大气进行连通的启闭条件和时刻，以此控制压缩机1在起动的最初阶段内面临较低数值的排气背压，从而实现压缩机1的起步卸载，为压缩机1的顺利起动创造有利环境。由于本发明中的滚珠6为常见的球状结构，不仅结构简单易于安装，乃工作可靠性极高的部件，因此具备简单、可靠以及占位小的实用性功能。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的各种等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于滚珠启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置，其特征在于：在压缩机排气阀至气罐逆止阀之间的排气管的路段上或/和在压缩机排气腔对应的缸盖上，设置有泄压孔及与该泄压孔相互连通的孔道，所示泄压孔与外界大气连通，所述孔道内安置有滚珠，所述滚珠控制泄压孔的开通与闭断：当滚珠沿孔道运动并抵住泄压孔时所述泄压孔被闭断，当滚珠脱离泄压孔时所述泄压孔被开通；当泄压孔开通时，该泄压孔将排气管内部以及排气腔内部连通至外界大气；当泄压孔闭断时，排气管内部以及排气腔内部无法经由该泄压孔与外界大气进行连通。

2.如权利要求1所述的基于滚珠启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置，其特征在于：所述孔道内设置有横向孔，当滚珠脱离泄压孔时排气管内部以及排气腔内部经由该横向孔及泄压孔与外界大气呈连通状态。

3.如权利要求1所述的基于滚珠启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置，其特征在于：所述孔道内设置有纵向沟槽，当滚珠脱离泄压孔时排气管内部以及排气腔内部经由该纵向沟槽及泄压孔与外界大气呈连通状态。

4.如权利要求1所述的基于滚珠启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置，其特征在于：所述孔道开设有径向贯通槽，当滚珠脱离泄压孔时排气管内部以及排气腔内部经由该径向贯通槽及泄压孔与外界大气呈连通状态。

5.如权利要求1所述的基于滚珠启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置，其特征在于：所述孔道的内径大于滚珠的外径，当滚珠脱离泄压孔时排气管内部以及排气腔内部经由滚珠与孔道的缝隙及泄压孔与外界大气呈连通状态。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的基于滚珠启闭的空气压缩机停机及起动卸载装置，其特征在于：所述孔道和泄压孔设置在一个独立旋塞上，所述旋塞紧固在压缩机的缸盖上。