CN107762820A - 一种活塞式压缩机安全保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压缩机技术领域，公开一种活塞式压缩机安全保护装置，包括：安装体安装于机体上且具有台阶孔，具有台阶部的触推杆安装于台阶孔内，台阶孔外侧孔口固连压装体，压装体具有通孔、触推杆外侧端部在通孔内，触发机构安装于触推杆端部正上方，压装体与台阶部之间有弹性元件；触推杆内侧端部从台阶孔穿出并超出安装体内端面一段距离、此距离小于活塞止点间隙值；安装体上具有压力平衡孔、其将由压装体、台阶部、触推杆和台阶孔内壁围成的封闭腔体与活塞缸连通，触推杆内侧端面面积小于封闭腔体内压缩介质与台阶部一端面接触面积。保证活塞式压缩机出现较大故障时，能实现自动快速停机，在压缩机机体损坏前把压缩机停下，避免设备损失。

Description

一种活塞式压缩机安全保护装置

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，特别涉及一种活塞式压缩机安全保护装置。

背景技术

活塞式压缩机作为一种通用机械，广泛应用于石油、化工、电力、建筑工程、采矿、钢铁、冶金、汽车、化纤、制药、食品等许多行业，如何保障压缩机的运行安全，一直是各方面探索的重要课题。

由于活塞式压缩机运行故障率较高，且有些故障会导致较大事故的发生。因此一般压缩机都设置了普通的安全保护装置。比如，建筑工程及采矿等行业用的非连续运转的空压机，当储气罐压力达到设定值时，会自动停机，避免超负荷运行以保护其安全。又如石油、化工、电力等行业中要求连续运转的各种介质的压缩机，当出现故障时，能自动发出声光报警信号或自动联锁停机，如，设置有循环油压低报警、超低联锁停机；设置有主轴瓦及电机轴瓦温度（有些还有电机定子、转子温度）高报警、超高联锁停机；设置有一级进气压力低报警、超低联锁停机；设置有末级排气压力高报警、超高联锁停机；设置有各级排气温度高报警；设置有进水总管进水压力低报警；设置有主电机电流超高联锁停机等。另外，在现场仪表架和压缩机相应部件上还安装有压力表、温度计、安全阀等。这些安全保护系统，加上现场人员的严密监视，可以一定程度上保证压缩机运行的安全。

众所周知，活塞式压缩机运行时出现较大故障后，如果不马上停机，哪怕持续一、二十秒甚至更短时间，也极有可能导致设备遭到严重损毁，甚至发生爆炸，酿成大事故。但上述传统的安全保护装置没有解决活塞式压缩机运行时出现较大故障后立即停机的问题。在我国，每年都会发生多起因活塞式压缩机出现故障后未能及时停机而导致的安全事故，给企业造成重大损失，对员工身体造成严重伤害，造成不良社会影响。

压缩机发生的较大故障包括连杆断裂、十字头销断裂、缸套断裂、较大异物进入气缸内、活塞杆断裂等。这时，活塞体或缸套会撞击缸盖。当安装传统安全监控装置的压缩机出现这些较大故障时，被监控的温度、压力、电流等参数一般要等几分钟以后才有可能超标。等到参数超标再导致自动停机时，压缩机往往已遭到了严重损坏，甚至已经发生了较大事故。所以在实际工作中，压缩机使用单位一般都是靠现场人员紧急停机。实践证明，人工停机时，从判断故障到认定故障再到紧急停机，一般至少要几分钟时间，所以也几乎不能防止压缩机受损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种活塞式压缩机安全保护装置，结构可靠且实用，有效保证了活塞式压缩机在出现较大故障时，能够实现自动快速停机，实现了在压缩机机体损坏前就把压缩机停下来，避免设备损失，进而避免了介质泄漏而引发其他事故，有效保证了活塞式压缩机高压工作时的安全性，同时，无需工作人员现场去停机，保证了人员安全。

本发明采用的技术方案如下：一种活塞式压缩机安全保护装置，包括安装体、压装体、触推杆、弹性元件和触发机构；

所述安装体密封地固定安装于压缩机机体上与活塞缸端部正对的位置、并延伸进活塞缸内，所述安装体上开设有台阶孔，所述触推杆上具有台阶部，所述触推杆安装于所述台阶孔内，所述台阶孔的外侧孔口处密封地固定安装所述压装体，所述压装体上对应于所述触推杆的外侧端部开设有通孔、且外侧端部位于所述通孔内，所述触发机构安装于触推杆外侧端面的正上方，所述压装体与台阶部之间设置所述弹性元件、且弹性元件可使得台阶部的端面与台阶孔内的台阶面贴合接触，所述台阶面可防止触推杆向活塞方向运动；

所述触推杆的内侧端部从台阶孔穿出并超出安装体内端面一段距离、且此距离小于活塞的止点间隙值；

所述安装体上开设有压力平衡孔，所述压力平衡孔将由压装体、台阶部、触推杆和台阶孔内壁围成的封闭腔体与活塞缸连通，触推杆内侧端部的端面面积小于封闭腔体内压缩介质与台阶部一端面的接触面积。

本发明所述的一种活塞式压缩机安全保护装置，所述触推杆的外侧端部与压装体的通孔内壁之间设置有密封圈，所述台阶部与台阶孔的内壁之间设置有密封圈，所述触推杆上位于台阶部与安装体内端面之间的部分与台阶孔的内壁之间设置有密封圈。

本发明所述的一种活塞式压缩机安全保护装置，所述台阶孔的内壁上开设有泄压槽，所述泄压槽与触推杆外壁围成一个泄压腔，所述泄压槽位于台阶部与安装体内端面之间，所述安装体上开设有第一泄压孔，所述第一泄压孔将泄压腔与外界连通。

本发明所述的一种活塞式压缩机安全保护装置，所述触发机构通过安装接头安装于所述触推杆外侧端面的正上方，所述安装接头固定安装于压装体上，所述压装体上开设有第二泄压孔，所述第二泄压孔将触发机构和触推杆外侧端面之间的腔体与外界连通。

本发明所述的一种活塞式压缩机安全保护装置，所述触推杆的内侧端部超出安装体内端面的距离范围为0.5mm～1.5mm，活塞的止点间隙值的范围为3mm～5mm。

本发明所述的一种活塞式压缩机安全保护装置，在所述活塞式压缩机机体上安装两套所述安全保护装置，且两套安全保护装置中的触推杆相对于活塞缸的中心线对称，且两套保护装置各自的触推杆的内侧端面与相应的安装体的内端面之间距离的差值为0.5mm。

本发明所述的一种活塞式压缩机安全保护装置，所述触发机构包括接近开关或者行程开关，接近开关或者行程开关安装于触推杆外侧端面的正上方。

本发明所述的一种活塞式压缩机安全保护装置，所述弹性元件为弹簧，弹簧套装在触推杆上，其一端与压装体接触、另端与台阶部接触，安装好时，弹簧处于压缩状态，保证使得台阶部的端面与台阶孔内的台阶面贴合接触。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明结构可靠且实用，有效保证了活塞式压缩机在出现较大故障时，能够实现自动快速停机，实现了在压缩机机体损坏前就把压缩机停下来，避免设备损失，进而避免了介质泄漏而引发其他事故，有效保证了活塞式压缩机高压工作时的安全性，同时，无需工作人员现场去停机，保证了人员安全。

附图说明

图1是本发明安装至压缩机机体上的实施例1和实施例2结构剖视图；

图2是图1中A处放大图；

图3是本发明在实施例1和2中的结构剖视图；

图4是图3中未安装触推杆和压装体的结构剖视图；

图5是本发明实施例1和2的触推杆结构示意图；

图6是发明安装至压缩机机体上的实施例3结构剖视图；

图7是图6中B处放大图；

图8是本发明在实施例3中与空心缸盖安装在一起的结构剖视图；

图9是本发明在实施例3中的结构剖视图；

图10是图9中未安装触推杆和压装体的结构剖视图；

图11 是本发明实施例3的触推杆结构示意图。

附图标记：1为安装体，2为压装体，3为触推杆，4为弹性元件，5为机体，6为活塞，7为台阶孔，8为台阶部，9为压力平衡孔，10为封闭腔体，11为密封圈，12为泄压腔，13为第一泄压孔，14为安装接头，15为第二泄压孔，16为凸台部，17为密封垫，18为空心缸盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

说明：对本申请中记载的“内”和“外”两个方向进行定义，在活塞缸的中心线方向上，同一部件中更靠近压缩机活塞的压缩端面的方向即为“内”，离压缩机活塞的压缩端面更远的方向即为“外”。

实施例1

如图1至5所示，一种活塞式压缩机安全保护装置，包括安装体1、压装体2、触推杆3、弹性元件4和触发机构（图中未示出）；

安装体1密封地固定安装于压缩机机体5上与活塞缸端部正对的位置、并延伸进活塞缸内，安装体1上开设有台阶孔7，触推杆3上具有台阶部8，触推杆3安装于台阶孔7内，台阶孔7的外侧孔口处密封地固定安装压装体2，压装体2上对应于触推杆3的外侧端部开设有通孔、且外侧端部位于通孔内，触发机构安装于触推杆3外侧端面的正上方，触发机构与活塞式压缩机电机的自动停机联锁回路接通，当触发机构被触发时，触发机构可发出信号并通过线路（图中未示出）传送至控制系统（图中未示出），控制系统可以控制电机自动停机，压装体2与台阶部8之间设置弹性元件4、且弹性元件4可使得台阶部8的端面与台阶孔7内的台阶面贴合接触，台阶面可防止触推杆3向活塞6方向运动，具体地，台阶孔7从外至内包括大径孔部和小径孔部，大径孔部的最内侧即为上述的台阶面，台阶部8的更靠近内侧的端面即可贴合接触与此台阶面，位于台阶部8外端的触推杆3外表面与台阶孔7的大径孔部的内壁之间具有间隙空间，大径孔部的外侧孔口处具有安装台阶，压装体2靠内侧的端面上具有凸台部16，凸台部16安装于此安装台阶内、且凸台部16与安装台阶之间设置有密封垫17，保证压装体2与安装体1之间能够稳固地密封连接，弹性元件4具体为弹簧，弹簧套装在触推杆3上，其一端与压装体2接触、另端与台阶部8接触，压装体2安装完毕时，弹簧处于压缩状态，保证使得台阶部8靠外侧的端面与台阶孔7内的台阶面贴合接触，具体地，弹簧的靠外侧端与压装体2的凸台部16的端面接触、靠内侧端与台阶部8的靠外侧的端面接触；

触推杆3的内侧端部从台阶孔7的小径孔部穿出并超出安装体1内端面一段距离、且此距离小于活塞6的止点间隙值，活塞6的止点间隙值即为正常运行时，活塞6的压缩端面与安装体1内端面之间的最小距离值，此距离值根据压缩机的具体尺寸大小而实际设置，具体地，触推杆3的内侧端部超出安装体1内端面的距离范围为0.5mm～1.5mm，此处具体设置为0.5，活塞6的止点间隙值的范围为3mm～5mm，此处具体设置为3mm，触推杆3的内侧端部的端面为圆形平面，也即触推杆3的内侧端面与安装体1内端面之间的距离范围为0.5mm～1.5mm；

安装体1上开设有压力平衡孔9，压力平衡孔9的入口开设在安装体1内端面上、出口开设在台阶孔7的大径孔部的内壁上，压力平衡孔9将由压装体2、台阶部8、触推杆3和台阶孔7内壁围成的封闭腔体10与活塞缸连通，触推杆3内侧端部的端面面积小于封闭腔体10内压缩介质与台阶部8一端面的接触面积，具体地，封闭腔体10由压装体2的凸台部16的端面、台阶部8的靠外侧的端面、台阶部8外端的触推杆3外表面和台阶孔7的大径孔部的内壁围合而成，此封闭腔体10内的压缩介质由压力平衡孔9从活塞缸引来，压缩介质作用在台阶部8的靠外侧的端面上、且作用面面积大于活塞缸内压缩介质对触推杆3内侧端面的作用面积（即触推杆3内侧端部的端面面积），由于活塞式压缩机工作时活塞缸的压力相当大，通过上述的设置，将活塞缸的压缩介质通过压力平衡孔9引入封闭腔体10内并作用在触推杆3的台阶部8上，如此以来，可保证触推杆3受到的朝向活塞6压缩端面方向的力大于受到的远离活塞6压缩端面方向的力，进而保证触推杆3不会意外地被活塞缸的压力顶起，防止触推杆3进一步意外地向触发机构移动，防止压缩机的意外联锁。

进一步地，在触推杆3的外侧端部与压装体2的通孔内壁之间设置有密封圈11，台阶部8与台阶孔7的内壁之间设置有密封圈11，触推杆3上位于台阶部8与安装体1内端面之间的部分与台阶孔7的内壁之间设置有密封圈11，密封圈11的数量根据实际需要具体设置，此处在上述的三个位置分别对应设置一个密封圈11，具体地，密封圈11为O型密封圈，触推杆3上对应的三个位置处分别开设一个密封圈11安装槽，三个O型密封圈安装于对应的密封圈11安装槽内， O型密封圈均与触推杆3、台阶孔7内壁和压装体2的通孔内壁贴合接触，其中第一个分别与触推杆3上位于台阶部8与安装体1内端面之间部分和小径孔部的内壁贴合接触、进行密封，第二个分别与台阶部8和大径孔部的内壁贴合接触、进行密封，第三个分别与压装体2通孔的内壁和触推杆3的外侧端部贴合接触、进行密封；

具体地，触发机构包括接近开关（图中未示出）或者行程开关（图中未示出），接近开关或者行程开关安装于触推杆3外侧端面的正上方，当活塞6的压缩端面顶推触推杆3的内侧端面（或者是活塞6的压缩端面顶推掉落进活塞缸中的杂物，杂物再顶推触推杆3的内侧端面）并导致触推杆3向接近开关或者行程开关移动至合适位置时，将触发接近开关或者行程开关动作，接近开关或者行程开关将产生一个动作信号此动作信号通过线路传送至控制系统，控制系统进而控制活塞式压缩机的电机自动停机，进而实现压缩机的快速自动停机，具体地，触推杆3的外侧端面与接近开关之间的距离值超过设定值即可被接近开关感应到并触发接近开关，而触推杆3的外侧端面需要接触并推动行程开关移动设定的距离后才可触发行程开关，此处具体设置为接近开关，且接近开关具体为电感式接近开关。

实施例2

如图1至5所示，在实施例1的基础上，台阶孔7的内壁上开设有泄压槽，泄压槽与触推杆3外壁围成一个泄压腔12，泄压槽位于台阶部8与安装体1内端面之间，安装体1上开设有第一泄压孔13，第一泄压孔13将泄压腔12与外界连通，使得通过活塞缸泄漏过来的介质和通过封闭腔体10泄漏过来的介质可通过第一泄压孔13排至大气，防止泄压腔12中的压力过大，从而导致泄压腔12中介质压力产生的对台阶部8的远离活塞6压缩端面方向的力过大，即给触推杆3的远离活塞6压缩端面方向的力过大，具体地，泄压槽具体位于台阶孔7的大径孔部与小径孔部之间、且分别与大径孔部和小径孔部相连接，相对于此泄压槽，触推杆3上位于台阶部8与安装体1内端面之间的部分与台阶孔7的内壁之间的密封圈11更靠内，进一步地，第一泄压孔13将泄压腔12与外界的压力回收装置（图中未示出）连通，第一泄压孔13可通过管路（图中未示出）与压力回收装置连接，如此设置，当活塞缸内的压力介质为有毒有害或者易燃易爆介质等危险压力介质时，可将上述危险压力介质引入压力回收装置，防止对外界造成不利影响。

触发机构通过安装接头14安装于触推杆3外侧端面的正上方，具体地，接近开关可安装在安装接头14内，安装接头14固定安装于压装体2上，压装体2上开设有第二泄压孔15，第二泄压孔15将触发机构和触推杆3外侧端面之间的腔体与外界连通，使得通过封闭腔体10泄漏过来的介质可通过第二泄压孔15排至大气，可防止泄露的压力介质对触发机构进行作用，损坏触发机构，同时，能够有效防止触发机构和触推杆3外侧端面之间的腔体存压，使得触推杆3在向触发机构方向动作时更加顺利，进而更加顺利的触发联锁，进一步地，第二泄压孔15将此腔体与外界的压力回收装置（图中未示出）连通，第二泄压孔15可通过管路（图中未示出）与压力回收装置连接，如此设置，当活塞缸内的压力介质为有毒有害或者易燃易爆介质等危险压力介质时，可将上述危险压力介质引入压力回收装置，防止对外界造成不利影响。

实施例3

如图6至11所示，在实施例2的基础上，在活塞式压缩机机体5上安装两套安全保护装置，同时，与实施例1和2不同的是，此两套安全保护装置具体安装在卧式活塞式压缩机上，两套安全保护装置通过空心缸盖18安装于机体5上，且两套安全保护装置中的触推杆3相对于活塞缸的中心线对称，且两套保护装置各自的触推杆3的内侧端面与相应的安装体1的内端面之间距离的差值为0.5mm，触推杆3的内侧端面与安装体1的内端面之间距离较大的那套安全保护装置的触发机构与活塞式压缩机的自动报警联锁回路接通，使得此触发机构的被触发可以控制报警机构（图中未示出）自动发出报警信号；距离较小的那套安全保护装置的触发机构与活塞式压缩机电机的自动停机联锁回路接通，使得触发机构的被触发可以控制电机自动停机，具体地，两套保护装置各自的触推杆3的内侧端面与相应的安装体1的内端面之间距离分别为0.5mm和1mm，对应的止点间隙值设置为3mm，触推杆3的内侧端面与安装体1的内端面之间距离为1mm的那套安全保护装置的触发机构与活塞式压缩机的自动报警联锁回路接通，使得此触发机构的被触发时，控制系统可以控制报警机构（图中未示出）自动发出报警信号；触推杆3的内侧端面与安装体1的内端面之间距离为0.5mm的那套安全保护装置的触发机构与活塞式压缩机电机的自动停机联锁回路接通，使得此触发机构的被触发时，控制系统可以控制电机自动停机；如此设置，当连杆、十字头、活塞6螺母等部件意外松动，导致活塞6的压缩端面触发了距离为1mm的那根触推杆3时，此时系统会出现报警，给工作人员一个提示，但此时压缩机仍然正常工作，并不自动联锁停机，且距离为0.5mm的那根触推杆3仍处于工作待命状态，当此根触推杆3再被触发时，压缩机就会自动联锁停机。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种活塞式压缩机安全保护装置，其特征在于：包括安装体（1）、压装体（2）、触推杆（3）、弹性元件（4）和触发机构；

所述安装体（1）密封地固定安装于压缩机机体（5）上与活塞缸端部正对的位置、并延伸进活塞缸内，所述安装体（1）上开设有台阶孔（7），所述触推杆（3）上具有台阶部（8），所述触推杆（3）安装于所述台阶孔（7）内，所述台阶孔（7）的外侧孔口处密封地固定安装所述压装体（2），所述压装体（2）上对应于所述触推杆（3）的外侧端部开设有通孔、且外侧端部位于所述通孔内，所述触发机构安装于触推杆（3）外侧端面的正上方，所述压装体（2）与台阶部（8）之间设置所述弹性元件（4）、且弹性元件（4）可使得台阶部（8）的端面与台阶孔（7）内的台阶面贴合接触，所述台阶面可防止触推杆（3）向活塞（6）方向运动；

所述触推杆（3）的内侧端部从台阶孔（7）穿出并超出安装体（1）内端面一段距离、且此距离小于活塞（6）的止点间隙值；

所述安装体（1）上开设有压力平衡孔（9），所述压力平衡孔（9）将由压装体（2）、台阶部（8）、触推杆（3）和台阶孔（7）内壁围成的封闭腔体（10）与活塞缸连通，触推杆（3）内侧端部的端面面积小于封闭腔体（10）内压缩介质与台阶部（8）一端面的接触面积。

2.根据权利要求1所述的一种活塞式压缩机安全保护装置，其特征在于：所述触推杆（3）的外侧端部与压装体（2）的通孔内壁之间设置有密封圈（11），所述台阶部（8）与台阶孔（7）的内壁之间设置有密封圈（11），所述触推杆（3）上位于台阶部（8）与安装体（1）内端面之间的部分与台阶孔（7）的内壁之间设置有密封圈（11）。

3.根据权利要求2所述的一种活塞式压缩机安全保护装置，其特征在于：所述台阶孔（7）的内壁上开设有泄压槽，所述泄压槽与触推杆（3）外壁围成一个泄压腔（12），所述泄压槽位于台阶部（8）与安装体（1）内端面之间，所述安装体（1）上开设有第一泄压孔（13），所述第一泄压孔（13）将泄压腔（12）与外界连通。

4.根据权利要求3所述的一种活塞式压缩机安全保护装置，其特征在于：所述触发机构通过安装接头（14）安装于所述触推杆（3）外侧端面的正上方，所述安装接头（14）固定安装于压装体（2）上，所述压装体（2）上开设有第二泄压孔（15），所述第二泄压孔（15）将触发机构和触推杆（3）外侧端面之间的腔体与外界连通。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种活塞式压缩机安全保护装置，其特征在于：所述触推杆（3）的内侧端部超出安装体（1）内端面的距离范围为0.5mm～1.5mm，活塞（6）的止点间隙值的范围为3mm～5mm。

6.根据权利要求5所述的一种活塞式压缩机安全保护装置，其特征在于：在所述活塞式压缩机机体（5）上安装两套所述安全保护装置，且两套安全保护装置中的触推杆（3）相对于活塞缸的中心线对称，且两套保护装置各自的触推杆（3）的内侧端面与相应的安装体（1）的内端面之间距离的差值为0.5mm。

7.根据权利要求5所述的一种活塞式压缩机安全保护装置，其特征在于：所述触发机构包括接近开关或者行程开关，接近开关或者行程开关安装于触推杆（3）外侧端面的正上方。

8.根据权利要求5所述的一种活塞式压缩机安全保护装置，其特征在于：所述弹性元件（4）为弹簧，弹簧套装在触推杆（3）上，其一端与压装体（2）接触、另端与台阶部（8）接触，安装好时，弹簧处于压缩状态，保证使得台阶部（8）的端面与台阶孔（7）内的台阶面贴合接触。