CN109763955A - 一种自风冷活塞式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种自风冷活塞式压缩机，通过对气缸进行结构改进，增加电磁开关阀、风冷进排气单向阀，将压缩机气体压缩与风冷进行一体化设计，通过压力传感器和温度传感器实时采集气体状态信息，并根据气体的温度和压力状态切换压缩机处于气体压缩和自风冷的工作状态，这不但大大降低了压缩机的体积和重量，也为压缩机实现高压微型化设计提供了实现条件。

Description

一种自风冷活塞式压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机领域，尤其适用于活塞式微型高压压缩机领域。

背景技术

活塞式压缩机作为一种容积型往复式压缩机，依靠活塞的往复运动改变气体的容积，输出高压气体，因输出压力高、流量大等优点被应用于机械、建筑、航空、航天、化工、冶金、船舶等多个行业。气体在压缩过程中会产生大量的热量，如果不及时散掉，不仅会造成压缩效率迅速降低、能耗增加，而且还会产生热应力导致气缸疲劳损伤、寿命缩短，甚至直接导致压缩机停机故障。目前压缩机主要采用水冷或风冷这两种方式来冷却，水冷是通过搭建水冷循环系统对压缩机进行冷却，体积重量大且耗能高，一般应用于大型高压压缩机，而风冷一般是通过增加风扇对压缩机表面进行强迫对流散热，一般应用于中小型压缩机。微型高压压缩机作为一种结构紧凑型压缩机，对其散热降温是首先需要解决的问题，设计出高效、节能、体积小、重量轻的风冷装置是压缩机实现高压微型化的关键所在。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种自风冷活塞式压缩机，将压缩机气体压缩与风冷进行一体化设计，通过对压缩机气缸结构改进形成风冷回路，并增加电磁阀和风冷进排气单向阀，根据气体的温度和压力状态来控制压缩机处于气体压缩还是自风冷的工作状态，这样将压缩机的体积和重量大大降低。

为实现上述目的，本发明为一种自冷却活塞压缩机，包括：电机、曲轴、外壳、缸筒、活塞、配流盘、进气单向阀、排气单向阀、温度传感器、进气电磁阀、排气电磁阀、风冷进气单向阀和风冷排气单向阀。电机通过曲轴带动活塞实现往复直线运动，与进气单向阀、排气单向阀配合形成气体压缩回路对外输出高压气体，同时还可与缸筒和外壳配合形成的风冷气体流道、电磁阀、风冷进排气单向阀形成自风冷回路，对压缩机缸筒进行风冷冷却。

压缩机一般是将输出高压气体注入储气瓶内，储气瓶内气体压力高于设定值时压缩机停机，储气瓶内气体压力低于设定值时压缩机启动，因此压缩机属于非连续型工作设备。采用压缩机气体压缩与风冷一体化设计，可实现忙时压缩气体，闲时风冷，从而可将压缩机体积和重量大大降低。

自冷却活塞式压缩机工作过程：电机通过曲轴带动活塞实现往复直线运动，当电磁阀关闭时，压缩机处于气体压缩工作状态，通过配合进排气单向实现吸气和压缩，输出高压气体。当温度传感器测试气缸内的气体温度高于设定值时，压缩机处于风冷工作状态，电磁阀打开，由于风冷进排气单向阀的开启压力和流阻明显小于进排气单向阀，此时活塞通过风冷进排气单向阀和风冷气体流道进行吸排气，实现对压缩机强迫对流换热。由于风冷排气压力低，负载小，此时调高电机转速，增大风冷气体进排气流量，散热效果明显提高。当温度传感器低于设定值时，关闭电磁阀，压缩机可以恢复压缩工作状态，继续输出高压气体。

优选地，电机选用调速电机，当压缩机处于气体压缩工作状态时，调低电机转速，输出高压气体，当压缩机处于风冷工作状态时，调高电机转速，增大风冷气体流量，冷却效果明显。

优选地，风冷进排气单向阀的开启压力和流阻明显低于进排气单向阀。

优选地，安装1～3组风冷进排气单向阀，可降低分冷回路流阻，增大风冷气体流量。

本发明为自风冷活塞式压缩机，通过对气缸结构进行改进，使得压缩机既可以进行气体压缩又可以实现自风冷，提高压缩机工作效率，延长使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明进行说明。其中：

图1是根据本发明一个实施方式的自风冷活塞式压缩机工作原理图；

图2是根据本发明一个实施方式的自风冷活塞式压缩机中气缸结构示意图。

图3是根据本发明一个实施方式的自风冷活塞式压缩机气缸中缸筒结构示意图。

图4是根据本发明一个实施方式的自风冷活塞式压缩机测控系统工作原理示意图。

具体实施方式

下文将结合附图详细说明本发明的具体实施方式。应当理解，下面说明的实施方式仅仅是示例性的，而非限制性。

如图1所示，自风冷活塞式压缩机包括：电机1、曲轴2、活塞3、气缸4、进气单向阀5、排气单向阀6、气源7、储气瓶8、压力传感器9。

如图2所示，自风冷活塞式压缩机中气缸4包括：外壳10、缸筒11、密封环12、配流盘13、进气电磁阀14、温度传感器15、排气电磁阀16、活塞环17、风冷进气单向阀18、风冷排气单向阀19。

如图1所示，电机1与曲轴2通过联轴器联接，曲轴2与活塞3通过角接触联接，这样通过曲轴2将电机1的旋转运动转换为活塞14的往复直线运动。

如图2、3所示，在压缩用缸筒11上加工环形槽23，环形槽23与外壳10的内径形成了风冷气体流道20。

如图2所示，缸筒11通过过盈配合的方式安装进入外壳10内，在缸筒11的端面放入密封环12，然后通过螺栓将配流盘13与外壳10联接，这样缸筒11和配流盘13实现了轴向密封。将活塞环17安装进活塞3中，然后将活塞3安装进缸筒11中。这样，缸筒11、活塞3与配流盘13形成气缸无杆腔21。

如图2所示，在配流盘13开有流道22，并将进气电磁阀14、进气单向阀5、排气单向阀6、温度传感器15和排气电磁阀16通过螺纹密封安装在配流盘13上。

如图1、2所示，当进气电磁阀14和排气电磁阀16关闭时，压缩机处于气体压缩工作状态，活塞3做往复直线运动，通过气源7和进气单向阀5进气，通过排气单向阀6将高压气体输出进入储气瓶8中，压力传感器9检测储气瓶8中气体压力。

如图2所示，当进气电磁阀14和排气电磁阀16开启时，风冷气体流道20、流道22与气缸无杆腔21联通。由于风冷进气单向阀18的开启压力和流阻明显小于进气单向阀5，风冷排气单向阀19的开启压力和流阻明显小于排气单向阀6，当活塞3做远离配流盘13运动时，风冷进气单向阀18打开，气体经气源7、风冷进气单向阀18、风冷气体流道20、流道22进入气缸无杆腔21，此时气体对压缩机进行进气强迫对流换热。当活塞3做接近配流盘13运动时，风冷排气单向阀19开启，气体经流道22、风冷气体流道20和风冷排气单向阀19排入大气，此时气体对对压缩机进行排气强迫对流换热。

如图4所示，自风冷活塞式压缩机测控系统采用压力传感器9和温度传感器15实时检测储气瓶中气体压力和压缩机气体温度。最高温度设定值属于警戒温度，当气体温度高于最高温度设定值时，必须对压缩进行风冷，而闲时温度设定值是指压缩机储气瓶中压力满足要求，无需进行气体压缩，可以利用这段时间进行风冷，因此最高温度设定值要高于闲时温度设定值。当气体温度高于最高温度设定值时，压缩机处于风冷工作状态，此时启动电机，开启电磁阀，调高电机转速；当温度低于最高温度设定值时，再判断储气瓶中气体压力是否低于储气瓶低压设定值，如果低于储气瓶低压设定值，压缩机处于气体压缩工作状态，启动电机，关闭电磁阀并调低电机转速；如果没有低于储气瓶低压设定值，再判断是否高于储气瓶高压设定值，如果没有高于储气瓶高压设定值，压缩机继续处于气体压缩工作状态；如果高于储气瓶高压设定值，此时压缩机不需要处于气体压缩工作状态，再判断气体温度是否高于闲时温度设定值；如果高于闲时温度设定值，压缩机处于风冷工作状态；如果低于闲时温度设定值，电机停止工作。

基于该公开，在图示和说明特征的配置和操作序列中的许多变形例对于本领域技术人员而言是明显的。因而，应当领略的是，在不偏离权利要求主题的精神和范畴的情况下，可以对本专利做出各种改变。

Claims (3)

1.本发明为一种自风冷活塞压缩机，包括：电机1、曲轴2、活塞3、进气单向阀5、排气单向阀6、储气瓶8、压力传感器9、外壳10、缸筒11、配流盘13、温度传感器15、进气电磁阀14、排气电磁阀16、风冷进气单向阀18和风冷排气单向阀19。

2.根据权利要求1所述的自风冷活塞压缩机，其特征在于，所述的缸筒11、活塞3、配流盘13、进气单向阀5和排气单向阀6形成气体压缩回路，外壳10、缸筒11、活塞3、配流盘13、进气电磁阀14、排气电磁阀16、风冷进气单向阀18和风冷排气单向阀19形成自风冷回路，将压缩机气体压缩与风冷形成一体化设计。

3.根据权利要求1所述的自风冷活塞压缩机，通过压力传感器9和温度传感器15采集气体压力和温度信息，根据压力和温度信息，调节电机1转速，控制进气电磁阀14和排气电磁阀16通断来切换压缩机气体压缩和风冷工作状态。