CN106089629B - 气体增压压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体增压压缩机，其包括五块隔板，相邻两块隔板之间装有缸体，每一缸体中装有可上下滑动的活塞，相邻的两个活塞之间穿装有活塞杆，最上部的活塞与其相邻隔板之间的缸体内腔、最下方的活塞与其相邻的隔板之间的缸体内腔以及中部的两个活塞与最中间的隔板之间缸体内腔形成六个气体压缩室，中部上方的隔板与中部上方的活塞之间的缸体内腔以及中部下方的隔板与中部下方的活塞之间的缸体内腔与液压油驱动系统连接，相邻的气体压缩室分别通过过气管和单向阀依次连通，顶部和底部的隔板上连接有进气管，中间的隔板上连接有出气管。本发明具有排气量大、压缩效率高的优点，特别适合于压缩比大且大排量的增压压缩机。

Description

气体增压压缩机

技术领域

本发明涉及一种气体增压压缩机。

背景技术

天然气液压驱动压缩机多采用往复式多级结构的压缩机。该压缩机由一个缸体以及装在同一连杆上的3个活塞组成，缸体的顶部和底部装有端盖板，相邻两活塞之间装有隔板，3个活塞以及隔板将缸体分成上部的两个气室、下部两个气室以及中部的两个液压油腔，通过油泵充液压油改变两个液压油腔的大小，从而驱动同一连杆上的三个活塞上下移动。这种压缩机的气体增压程度低并且排量小，也就是说，压缩机连续动作几次后才能达到符合排气的气压，因而需要压缩机连续动作多，造成液压动力的浪费，并且效率低下；另外，还存在容易造成油气混合的缺点，从而降低了天然气的纯度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于提高气体增压效率和气体增压总量的气体增压压缩机。

为解决上述技术问题，所提供的气体增压压缩机包括自上而下间隔设置的五块隔板，相邻两块隔板之间装有缸体，每一缸体中装有可上下滑动的活塞，相邻的两个活塞之间穿装有使四个活塞实现联动的活塞杆，最上部的活塞与其相邻隔板之间的缸体内腔、最下方的活塞与其相邻的隔板之间的缸体内腔以及中部的两个活塞与最中间的隔板之间缸体内腔形成六个气体压缩室，中部上方的隔板与中部上方的活塞之间的缸体内腔以及中部下方的隔板与中部下方的活塞之间的缸体内腔与驱动活塞滑动的液压油驱动系统连接，上方的三个气体压缩室以及下方的三个气体压缩室中相邻的气体压缩室分别通过连接在隔板上的过气管和单向阀依次连通，顶部的隔板上连接有出气端位于其下方的气体压缩室的进气管，底部的隔板上连接有出气端位于其上方的气体压缩室的进气管，中间的隔板上连接有进气端分别位于其上方和下方的气体压缩室的两根出气管。

采用上述结构后，当液压油驱动系统驱动活塞下移时，通过进气管向最顶部的气体压缩室以及最底部的气压压缩室进气，最顶部的气体压缩室中的气体经过气管进入其下方的气体压缩室内经过一级压缩，再由过气管进入中部上方的气体压缩室从而完成两级压缩，同理，最底部的气体压缩室内的气体也经过两级压缩进入中间下方的气体压缩室内，最终中部的两个气体压缩室经过出气管排出压缩气体。通过上述工作过程可以看出，通过液压油驱动系统驱动四个活塞联动并上下滑移，连续压缩气体并输出高压气体，由于在活塞上移或下移过程中连续由气体压缩室压缩并持续出气，因而排气量大大增加，将气体的压缩效率大大提高。当密封圈失效或密封效果不理想时，排空管可有效排空渗漏的油气。

作为本发明的改进，自上而下共设置四个缸体，最上方和最下方的缸体直径为D1，中间的两个缸体的直径为D2，最下方的活塞与其上方相邻的活塞之间的活塞杆以及最上方的活塞与其下方相邻的活塞之间的活塞杆直径为d1，中间的两个活塞之间的活塞杆的直径为d2，其中，D1>D2，d2>d1。采用上述结构后，使气体进行连续的压缩比，活塞每滑移一次进行一次气体压缩，从而提高压缩效率。

所述液压油驱动系统包括油箱以及连接在油箱上的油泵，中上方的缸体上位于中上方活塞上方的缸体部段以及中下方的缸体上位于中下方活塞下方的缸体部段上分别装有进出油管，两进出油管通过换向阀分别与油泵以及油箱连接。

所述隔板与活塞杆的接触面上分别装有上、下两道密封圈。上下两道密封圈的设置有效防止了粘连在活塞杆上的油膜进入气室，从而有效防止了油气混合。

综上所述，本发明结构简单，具有排气量大、压缩效率高的优点，特别适合于压缩比大且大排量的增压压缩机。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为现有技术中气体压缩机的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，现有技术中提供一种气体压缩机，图中所示的箭头为天然气体的流动方向，其包括自上而下间隔设置的四块隔板，相邻两块隔板之间装有缸体，即共设有三个缸体，每一缸体中装有可上下滑动的活塞3，三个活塞之间穿装有使三个活塞实现联动的活塞杆，上部的活塞与其相邻隔板以及下部的活塞与其相邻隔板之间形成四个气体压缩室，即顶部的隔板1与上部的活塞之间形成的缸体空腔为第一压缩室10，上部的活塞与中上部的隔板1之间的缸体空腔为第二压缩室11，中下部的隔板1与底部的活塞3之间的缸体空腔为第三压缩室12，底部的活塞3与底部的隔板1之间的空腔为第四压缩室13，中部缸体上连接有驱动活塞3滑动的液压油驱动系统。顶部和底部的隔板1上分别连接有出气端分别位于其相邻压缩室的进气管以及进气端位于其相邻压缩室的一级压缩管，位于中间的两隔板1上分别连接有进气端位于相邻压缩室的出气管，两根一级压缩管的出气端分别穿过位于中间的隔板后位于中间的两压缩室内，即顶部的进气管的出气端伸入第一压缩室10内，底部的进气管的出气端伸入第四压缩室13内，底部隔板1上安装的一级压缩管的进气端伸入第四压缩室13内、出气端伸入第三压缩室12内，顶部隔板1上安装的一级压缩管的进气端伸入第一压缩室10内、出气端伸入至第二压缩室11内。通过图中的箭头线（气体压缩走向）可以看出，液压油驱动系统驱使活塞滑移时，气体自第一压缩室10流向第二压缩室11中后，压缩气体进行一级压缩后排出，同理气体也自第三压缩室流向第四压缩室11后，压缩气体也只是进行一级压缩后排出，其压缩效率低，难以满足高压气体输出的压力要求，需要液压油驱动系统驱使活塞多次滑移，即实现压缩比大于1的情况，才能输出较大压力的气体，大大降低了活塞等零部件的使用寿命，且浪费动力。

如图2所示，本发明提供了一种气体增压压缩机，其包括自上而下间隔设置的五块隔板1，相邻两块隔板1之间装有缸体2，每一缸体2中装有可上下滑动的活塞3，相邻的两个活塞3之间穿装有使四个活塞实现联动的活塞杆4，最上部的活塞3与其相邻隔板1之间的缸体内腔、最下方的活塞3与其相邻的隔板1之间的缸体内腔以及中部的两个活塞3与最中间的隔板1之间缸体内腔形成六个气体压缩室6，中部上方的隔板1与中部上方的活塞3之间的缸体内腔以及中部下方的隔板与中部下方的活塞之间的缸体内腔与驱动活塞滑动的液压油驱动系统连接，上方的三个气体压缩室以及下方的三个气体压缩室中相邻的气体压缩室分别通过连接在隔板上的过气管5和单向阀6依次连通，顶部的隔板上连接有出气端位于其下方的气体压缩室的进气管7，底部的隔板上连接有出气端位于其上方的气体压缩室的进气管7，中间的隔板上连接有进气端分别位于其上方和下方的气体压缩室的两根出气管8，也就是说，自上而下共设置四个缸体以及三根活塞杆，最上方和最下方的缸体直径为D1，中间的两个缸体的直径为D2，最下方的活塞与其上方相邻的活塞之间的活塞杆以及最上方的活塞与其下方相邻的活塞之间的活塞杆直径为d1，中间的两个活塞之间的活塞杆的直径为d2，其中，D1>D2，d2>d1，当液压油驱动系统驱使活塞3滑移时，举例说明，图2中的箭头线表示气体的压缩走向，四个活塞皆向上滑移时，最上方的气体压缩室的气体经过过气管、单向阀进入其下方的气体压缩室内，气体经过一级压缩，最下方的气体压缩室内由进气管7充入气体，最下方的活塞上方的气体压缩室内的气体经过压缩进入中部下方的气体压缩室内，此时为二级压缩，经过二级压缩的高压气体自中部隔板上连接的出气管排出，活塞在液压油驱动系统的驱动下向下滑移时，最上方的气体压缩室内有进气管充入气体，在最上部活塞下方的气体压缩室内的气体（一级压缩后的气体）自进入中部上方的气体压缩室内，此时为二级压缩，经过二级压缩的高压气体自中部隔板上连接的出气管排出，并且，最下方的气体压缩室内的气体经过一级压缩后进入上述最下方的活塞上方的气体压缩室内，此时为一级压缩。重复上述循环，可以看出，出气管每次都能排出经过二级压缩的高压气体，大大提高了压缩机的作业效率，另外，由下述公式过程看出：

气体自a-1腔进入，在液压油驱动系统的驱动下，活塞杆向上运动，将a-1腔内的气体压入b-1腔，由于a-1腔无活塞杆，故a-1腔的容积大于b-1腔，这样就产生了一级压缩（压缩比大于1），同时b-2腔内的气体进入c-2腔，而在c-2腔中通过改变活塞杆2横截面积与缸直径，使之比b-2中的容积小，从而产生二级压缩（压缩比大于1），压缩气体从c-2腔排出，与此同时a-2腔吸气。同理，活塞杆向下运动，将a-2气体压入b-2腔，由于a-2腔无活塞杆，故a-2腔的容积大于b-2腔，这样就产生了一级压缩（压缩比大于1）。同时b-1气体进入c-1腔，而在c-1腔中通过改变活塞杆2横截面积与缸直径，使之比b-1中的容积小，从而产生二级压缩（压缩比大于1），压缩气体从c-1腔排出，与此同时a-1腔吸气。如此往复循环，即可实现连续排出二级压缩且压缩比大于1的高压气体。

上方的三个气体压缩室内的压缩比计算：

一级压缩的压缩比δ1：δ1=A1/A2=π（D1/2)²H/π｛(D1-d1)/2｝²H

由于 D1＞(D1-d1)

所以δ1＞1（大小根据设计参数定）

二级压缩的压缩比δ2：δ2=A2/A3=π｛(D1-d1)/2｝²H/π｛(D2-d2)/2｝²H

由于D1>D2，d2>d1，可以得出(D1-d1)＞(D2-d2)，

所以δ2＞1

其中，压缩行程：H为压缩过程中活塞的移动距离；A1为a-1腔的容积；A2为b-1腔的容积；A3为c-1腔的容积。

同理，下方的气体压缩室也可以进行二级压缩，当然压缩比的大小，可以调整缸径和活塞杆直径大小，即调整上述两者的差值确定。

如图2所示，本实施例中，所述液压油驱动系统包括油箱20以及连接在油箱20上的油泵21，中上方的缸体上位于中上方活塞上方的缸体部段以及中下方的缸体上位于中下方活塞下方的缸体部段上分别装有进出油管22，两进出油管22通过换向阀23分别与油泵21以及油箱20连接，上述具体的连接管路结构以及操控过程皆为现有技术，在此不再赘述。

如图2所示，所述隔板与活塞杆的接触面上分别装有上、下两道密封圈18，位于中部的隔板上装有内伸端伸入至上、下两道密封圈18之间外伸端伸出隔板的排空管，排空管上还可以装有压力表，以检测是否存在泄露以及泄露压力。

以上所述为本发明的具体结构形式，本发明不受上述实施例的限制，在本技术领域人员来说，基于本发明上具体结构的等同变化以及部件替换皆在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种气体增压压缩机，其特征是包括自上而下间隔设置的五块隔板，相邻两块隔板之间装有缸体，自上而下共设置四个缸体，每一缸体中装有可上下滑动的活塞，相邻的两个活塞之间穿装有使四个活塞实现联动的活塞杆，最上部的活塞与其相邻隔板之间的缸体内腔、最下方的活塞与其相邻的隔板之间的缸体内腔以及中部的两个活塞与最中间的隔板之间缸体内腔形成六个气体压缩室，中部上方的隔板与中部上方的活塞之间的缸体内腔以及中部下方的隔板与中部下方的活塞之间的缸体内腔与驱动活塞滑动的液压油驱动系统连接，上方的三个气体压缩室以及下方的三个气体压缩室中相邻的气体压缩室分别通过连接在隔板上的过气管和单向阀依次连通，顶部的隔板上连接有出气端位于其下方的气体压缩室的进气管，底部的隔板上连接有出气端位于其上方的气体压缩室的进气管，中间的隔板上连接有进气端分别位于其上方和下方的气体压缩室的两根出气管。

2.根据权利要求1所述的气体增压压缩机，其特征是：最上方和最下方的缸体直径为D1，中间的两个缸体的直径为D2，最下方的活塞与其上方相邻的活塞之间的活塞杆以及最上方的活塞与其下方相邻的活塞之间的活塞杆直径为d1，中间的两个活塞之间的活塞杆的直径为d2，其中，D1>D2，d2>d1。

3.根据权利要求1或2所述的气体增压压缩机，其特征是：所述液压油驱动系统包括油箱以及连接在油箱上的油泵，中上方的缸体上位于中上方活塞上方的缸体部段以及中下方的缸体上位于中下方活塞下方的缸体部段上分别装有进出油管，两进出油管通过换向阀分别与油泵以及油箱连接。

4.根据权利要求1或2所述的气体增压压缩机，其特征是：所述隔板与活塞杆的接触面上分别装有上、下两道密封圈。