CN106988829B - 一种阻油压力平衡器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阻油压力平衡器，包括油气通流管道、多微孔滤板、密封桶和自动单向排气阀；油气通流管道固定在曲轴箱上，并与曲轴箱内部连通；油气通流管的出口罩有多微孔滤板；多微孔滤板设置于密封桶内，自动单向排气阀可以设置于密封桶上部，也可以设置于下部，但必须位于多微孔滤板的下游。与传统采用的呼吸器相比，采用本发明压力平衡器能使通流的气体量减少80～95％，相应的气体携油量也会减少同样的比例。

Description

一种阻油压力平衡器

技术领域

本发明涉及流体机械及空气压缩机工程领域，特别涉及一种阻油压力平衡器。

背景技术

微型和小型往复式空压机都是单作用式结构，气缸在压缩和排气过程中，会有气体通过活塞泄漏到曲轴箱内，通常需要在曲轴箱上设置一个呼吸器，让曲轴箱内与外界相通，能够使得流量甚小的泄漏气体排出。同时，也使活塞往复运动产生的曲轴箱内压力脉动的大流量气体呼出吸进。由于曲轴箱中气体带有较多的飞溅润滑油液，大流量气体的呼出吸进会造成较多的润滑油被呼出曲轴箱外部环境之中。造成润滑油的浪费和环境的污染。特别对于城市交通用的汽车空压机，机油损失过快对汽车发动机的维护造成不便，机油的流出影响整个市容环境和增加雾霾浓度。

所以，几乎所有小型往复机制造商都在设法减少润滑油通过呼吸器的流出。通常的做法是研制选用高效过滤材料和设计呼吸器通道对机油的高效隔挡结构，但是难以明显降低润滑油的呼出。也有制造商将曲轴箱与空压机的吸气管道连通[1]，让曲轴箱内含油气体排入气缸，但是这样又增加了压缩气体中含油量，造成的危害更为严重。

参考文献：

[1]自润滑双缸制动空压机呼吸器

申请号：CN200920306288.X

申请日：2009.07.16

公开(公告)号：CN201474751U

公开(公告)日：2010.05.19

IPC分类号：F01M13/04；

申请(专利权)人:温洪泽。

发明内容

本专利的目的在于提供一种阻油压力平衡器，以解决上述技术难题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种阻油压力平衡器，包括油气通流管道、多微孔滤板、密封桶和自动单向排气阀；

油气通流管道固定在曲轴箱上，并与曲轴箱内部连通；

油气通流管的出口罩有多微孔滤板；多微孔滤板设置于密封桶内，自动单向排气阀设置于密封桶上部或者下部，但要位于多微孔滤板的下游。

进一步的，曲轴箱内部的油气混合气体经过多微孔滤板过滤后进入多微孔滤板、密封桶和自动单向排气阀三者围绕形成的空腔内；自动单向排气阀用于根据空腔内的压力与外界环境压力加自动单向排气阀的弹簧作用在阀片上的压力的差值，自动开启或关闭；当空腔内的压力大于外界环境压力加自动单向排气阀的弹簧作用在阀片上的压力时，自动单向排气阀打开，空腔内过滤后的气体从自动单向排气阀排出；当空腔内的压力小于等于外界环境压力加自动单向排气阀的弹簧作用在阀片上的压力时，自动单向排气阀关闭，阻断空腔内过滤后的气体排出。

进一步的，所述自动单向排气阀包括阀座、阀片、弹簧和限位座；限位座固定在阀座上，限位座与阀座之间的空间中安装有弹簧以及与弹簧配合的阀片；阀座上开有通气孔，在自然状态下，限位座上的弹簧将阀片压紧在阀座上，堵住通气孔，阻断气体的流通通道；当曲轴箱内气体压力增加到一定数值后，油气混合气体经过多微孔滤板过滤后，润滑油经过通道回到曲轴箱，高压气体则推开阀片，经过通气孔和限位座上的缺口通道流入限位座内，最后通过限位座上的排气孔排入环境；当曲轴箱内压力下降到一定的数值后，弹簧将阀片推回的到阀座上，又阻断气体流通。

进一步的，阀片卡在限位座上的导向环内；导向环由若干间隔设置的爪状阀片导向环围绕组成；爪状阀片导向环之间的空隙为缺口通道。

进一步的，多微孔滤板为一端封闭的圆筒形多微孔滤板，或者周围封闭顶端设置平板型或锥形多微孔滤板的平板状多微孔滤板。

进一步的，弹簧作用在阀片上的力Fp最小值大于或等于曲轴箱内脉动压力幅值ΔP与其在阀片上作用面积的乘积；最大值小于或等于200mm水柱的压强高度；压力脉动幅值的计算方法如下：

对于单缸空压机：

ΔP＝(πSD²/4V)Pa

对于双缸立式空压机：

对于两列V型空压机：

上面三个公式中，S——活塞行程，m；

D——气缸直径，m；

V——曲轴箱的容积，m³；

λ——曲柄半径与连杆长度之比；

Pa——环境大气压，mm水柱。

本发明中，一个单向机械式自动阀设置在多微孔滤板的下游，即就是多微孔过滤板与机外环境之间。该自动阀由阀座、阀片、弹簧和限位座组成。在自然状态下，限位座上的弹簧将阀片压紧在阀座上，阻断来自滤油板出来的空气向环境排放，同时也阻断外界环境中的空气从阀座通孔流入曲轴箱内。而当曲轴箱内由于活塞泄漏气体压力增加到一定数值后，曲轴箱内气体推开阀片后流出，当曲轴箱内压力下降到一定的数值后，弹簧将阀片推回的到阀座上。又阻断气体从平衡器流出流进。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明压力平衡器通过螺纹管与往复空压机曲轴箱上的孔座紧固连接；螺纹管内设置通道让曲轴箱中的油气混合物流入平衡器内部的多微孔滤板，该滤板可以是一端封闭的圆筒形多微孔滤板，过滤后的气体沿圆周方向流出。过滤板也可以是周围封闭顶端设置平板型或锥形多微孔滤板的结构，过滤后的气体沿轴向流出，滤板后与外界环境之间设置了一种机械式自动排气单向阀；本发明能够有效的阻挡润滑油的流出。

本发明一种阻油压力平衡器，实际是一套只呼出活塞泄漏气体，不呼吸曲轴箱容积高频压力脉动气体的装置；本发明将一个单向机械式自动排气阀设置在平衡器内置的过滤板的下游，该自动阀由阀板、阀片、特定弹力数值的弹簧和限位座组成，在曲轴箱内压力与外界环境相同的情况下，活塞往复运动产生的压力脉动不能将单向阀打开，曲轴箱内处于封闭状态，只有当泄漏气体使曲轴箱压力增高到一定数值时，才能将单向阀推开，让活塞泄漏气体排出，然后曲轴箱内压力下降，单向阀又恢复到关闭状态。

与传统采用的呼吸器相比，采用这样的压力平衡器能使通流的气体量减少80～95％，相应的气体携油量也会减少同样的比例。如果将单向阀置于过滤板的上游，曲轴箱中高含油气体所携带的机油通过单向阀后，再也回不到曲轴箱，终究会通过过滤板排入环境。

附图说明

图1为排气单向阀上置式高效阻油曲轴箱压力平衡器的结构示意图；图1中：1、曲轴箱；2、多微孔滤板；3、密封桶；5、阀座；6、阀片；7、弹簧；8限位座；9、联接螺栓；A、B处螺纹连接。

图2为压力平衡器的筒型过滤结构示意图；

图3为压力平衡器的平板型过滤结构示意图；

图4为单向阀关闭状态图；

图5为单向阀开启通流状态图；

图6为阀片升程限制器结构图；其中图6(a)为主视图；图6(b)为仰视图；

图7为排气单向阀下置式高效阻油曲轴箱压力平衡器的结构示意图；图7中：1、曲轴箱；22、多微孔滤板；23、密封桶；25、阀座；26、阀片；27、弹簧；28限位座；29、联接螺栓；A、B处螺纹连接。

具体实施方式

实施例1：

请参阅图1所示，本发明一种阻油压力平衡器，包括多微孔滤板2、密封桶3、阀座5、阀片6、弹簧7和限位座8；限位座8通过螺栓固定在阀座5上，限位座8与阀座5之间的空间中安装有弹簧7以及与弹簧7配合的阀片6；阀座5、阀片6、弹簧7和限位座8组成自动单向排气阀；密封桶3上设有油气通流管道D，油气通流管道D上带有外螺纹B，油气通流管道D螺纹固定在曲轴箱1上；油气通流管道D顶部安装有多微孔滤板2；自动单向排气阀通过螺纹A固定在密封桶3上。限位座8上部设有排气孔，下部设有导向环；导向环由4个爪状阀片组成，爪状阀片之间间隔设置形成有能够供气体流入限位座8内部的缺口。

请参阅图1所示，实施例1为一种排气单向阀上置式高效阻油曲轴箱压力平衡器，将气体自动排放阀置于油气过滤材料的上方，在自然状态下，限位座8上的弹簧7将阀片6向下压紧在阀座5上，如图4所示，阻断气体的流通通道。当曲轴箱内气体压力增加到一定数值后，油气混合气体经过多微孔滤板2过滤后，润滑油经过通道D回到曲轴箱，高压气体则推开阀片6和弹簧7，如图5所示，经过限位座8上的缺口通道流入限位座8内，最后通过限位座8上方的排气孔排入环境。当曲轴箱内压力下降到一定的数值后，弹簧7将阀片6推回到阀座5上，又阻断气体从平衡器流出流进。弹簧7安装到限位座8内，阀片6安装至阀座5和限位座8之间，并且卡在限位座8上的爪状导向环内，用联接螺栓9将限位座8和阀座5联接。限位座8结构如图6所示，开口部分有4个爪状阀片导向环，缺口部分则为气体排出通道。将安装好的自动单向排气阀通过螺纹与安装有多微孔滤板2的密封桶3联接，高效阻油曲轴箱压力平衡器安装完成。压力平衡器下部的油气通流管道D外部有安装螺纹，压力平衡器就可以方便的旋拧到曲轴箱1上，从而实现油气分离，润滑油回流到曲轴箱，气体排放到环境，节油又环保。

请参阅图1和图3所示，多微孔滤板2为中空桶状或者板状，罩在油气通流管道顶部，油气混合气体先经过多微孔滤板2过滤才能进入多微孔滤板与密封桶之间的空间中；进而通过自动单向排气阀排气。

实施例2：

实施例2与实施例1的区别在于，排气单向阀位于多微孔滤板下部；油气通流管道设置于阀座上；

请参阅图7所示，实施例2为一种排气单向阀下置式高效阻油曲轴箱压力平衡器，将气体自动排放阀置于油气过滤材料的下方，在自然状态下，限位座28上的弹簧27将阀片26向上压紧在阀座25上，阻断气体的流通通道。当曲轴箱内气体压力增加到一定数值后，油气混合气体经过滤板过滤后，润滑油经过通道G回到曲轴箱，高压气体则推开阀片26和弹簧27，经过限位座上的排气孔排入环境。当曲轴箱内压力下降到一定的数值后，弹簧将阀片推回到阀座上，又阻断气体从平衡器流出流进。弹簧27安装到限位座28内，阀片26安装至阀座25和限位座28之间，并且卡在限位座28上的爪状导向环内，用联接螺栓29将限位座28和阀座25联接，限位座28结构如图6所示，开口部分有4个爪状阀片导向环，缺口部分则为气体排出通道。将安装好的自动单向排气阀通过螺纹与安装有多微孔滤板22的密封桶23联接，高效阻油曲轴箱压力平衡器安装完成。阻油气体压力平衡器下部的油气通流管道G外部有安装螺纹，压力平衡器就可以方便的旋拧到曲轴箱1上，从而实现油气分离，润滑油回流到曲轴箱，气体排放到环境。

高效阻油曲轴箱压力平衡器的设计要求：一般情况下，压力平衡器的各部分通道的流速希望取得小一些，便于气体中的机油沉积下来，平衡器设计成圆柱状结构便于制造和安装，其高度尺寸最好在50mm内，其外形直径最好在45mm内。

1、曲轴箱压力平衡器的通道和过滤板尺寸的选择；

作为实施案例，已知空压机为单级压缩的两列立式结构，曲拐错角为180°，空压机的行程S＝50mm，曲柄连杆比为λ＝0.25，两只气缸直径均为D＝75mm，测量得知曲轴箱的容积为V＝4L，空压机的流量为Q＝350L/min；按照空压机设计手册得知，通过活塞环的泄漏量一般为3～5％；按较大值取为5％。则空压机的泄漏量为17.5L/min。

对曲轴箱气体压力平衡器，可以选取通道的流速为3m/s，则可以算得通道D的直径为19.2mm，取整为20mm；

对于压力平衡器中过滤材料，取流速不大于1m/s；得到过滤板的截面积最小为104.6mm²，一般来说，过滤流速越低越好，根据实际平衡器的尺寸结构限制，可以取流通截面积为500～1000mm²。

故对于平板式过滤材料，取直径30mm的圆片形过滤板就可满足；

对于采用圆筒状的过滤材料，取高度为20mm，直径为20mm的过滤筒尺寸即可。

2、曲轴箱压力平衡器排气单向阀的结构尺寸选择：

气体通过单向阀的圆片型阀片的阀通道的流速选为5～10m/s；在直径为30mm的圆片形阀片的情况下，得到阀片的升程为0.5～1.0mm；

阀片弹簧力的计算：两列立式气缸的曲轴箱脉动压力计算 ΔP＝70mm/H₂O(水柱高度)；故取100～150mm/H₂O作为阀片弹簧力的设计依据。

弹簧阀片的受力面积计算：阀片设计成圆片型有利于增大弹簧力的作用，选取圆片直径为40mm，另外选取曲轴箱内外压力差ΔP＝150mm水柱高度(1500Pa)时，弹簧被压缩和阀片被打开，于是弹簧力：

Fp＝ΔP×(πD²)/4＝1500×π0.04²/4＝1.88N。

其中，弹簧作用在阀片上的力Fp最小值应不低于曲轴箱内脉动压力幅值ΔP与其在阀片上作用面积的乘积；最大应不高于200mm水柱的压强高度；压力脉动幅值的计算方法如下：

①单缸空压机：

ΔP＝(πSD²/4V)Pa

②双缸立式空压机：

③两列V型空压机：

上面三个公式中，S——活塞行程，m；

D——气缸直径，m；

V——曲轴箱的容积，m³；

λ——曲柄半径与连杆长度之比；

Pa——环境大气压，mm水柱。

Claims (4)

1.一种阻油压力平衡器，其特征在于，包括油气通流管道、多微孔滤板、密封桶和自动单向排气阀；

油气通流管道固定在曲轴箱上，并与曲轴箱内部连通；

油气通流管的出口罩有多微孔滤板；多微孔滤板设置于密封桶内，自动单向排气阀设置于密封桶上部或者下部，并位于多微孔滤板的下游；

所述自动单向排气阀包括阀座、阀片、弹簧和限位座；限位座固定在阀座上，限位座与阀座之间的空间中安装有弹簧以及与弹簧配合的阀片；在自然状态下，限位座上的弹簧将阀片压紧在阀座上，阻断气体的流通通道；当曲轴箱内气体压力增加到一定数值后，油气混合气体经过多微孔滤板过滤后，润滑油经过通道回到曲轴箱，高压气体则推开阀片，经过限位座上的缺口通道流入限位座内，最后通过限位座上的排气孔排入环境；当曲轴箱内压力下降到一定的数值后，弹簧将阀片推回的到阀座上，又阻断气体流通；

弹簧作用在阀片上的力Fp最小值大于或等于曲轴箱内脉动压力幅值ΔP与其在阀片上作用面积的乘积；最大值小于或等于200mm水柱的压强高度；压力脉动幅值的计算方法如下：

对于单缸空压机：

ΔP＝(πSD²/4V)Pa

对于双缸立式空压机：

对于两列V型空压机：

上面三个公式中，S——活塞行程，m；

D——气缸直径，m；

V——曲轴箱的容积，m³；

λ——曲柄半径与连杆长度之比；

Pa——环境大气压，mm水柱。

2.根据权利要求1所述的一种阻油压力平衡器，其特征在于，曲轴箱内部的油气混合气体经过多微孔滤板过滤后进入多微孔滤板、密封桶和自动单向排气阀三者围绕形成的空腔内；自动单向排气阀用于根据空腔内的压力与外界环境压力加自动单向排气阀的弹簧作用在阀片上的压力的差值，自动开启或关闭；当空腔内的压力大于外界环境压力加自动单向排气阀的弹簧作用在阀片上的压力时，自动单向排气阀打开，空腔内过滤后的气体从自动单向排气阀排出；当空腔内的压力小于等于外界环境压力加自动单向排气阀的弹簧作用在阀片上的压力时，自动单向排气阀关闭，阻断空腔内过滤后的气体排出。

3.根据权利要求1所述的一种阻油压力平衡器，其特征在于，阀片卡在限位座上的导向环内；导向环由若干间隔设置的爪状阀片导向环围绕组成；爪状阀片导向环之间的空隙为缺口通道。

4.根据权利要求1所述的一种阻油压力平衡器，其特征在于，多微孔滤板为一端封闭的圆筒形多微孔滤板，或者周围封闭顶端设置平板型或锥形多微孔滤板的平板状多微孔滤板。