CN111156159B - 一种全负荷并列式往复活塞压缩机无级气量调节机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全负荷并列式往复活塞压缩机无级气量调节机构，由缸体、缸盖、缸套、气阀组件、活塞组件、填料函、缸座、支撑筒和驱动机构组成，以驱动机构为中心整体呈对称布置，缸体通过缸座、支撑筒与驱动机构连接，缸体内衬缸套，缸套内装设活塞组件，缸体外端安装缸盖，缸体上部装设气阀组件，缸座内侧中心位置安装填料函，活塞组件的活塞杆穿过填料函与驱动机构的涡轮轴两侧的丝杠轴连接。所说的缸体下端设有连接口，上部阀腔一侧设有进气口，缸体本体圆柱部分及缸盖端部设置冷却水进口及冷却水出口。该气量调节机构结构紧凑，调节范围大，冷却良好，动力特性好，易于推广。

Description

一种全负荷并列式往复活塞压缩机无级气量调节机构
技术领域
本发明涉及往复活塞压缩机气量调节领域，具体而言，涉及一种全负荷并列式往复活塞压缩机无级气量调节机构。
背景技术
往复活塞压缩机压力范围广、适应性强，在国防、化工、炼油、冶金、机械等工业领域具有广泛的应用。然而由于生产负荷波动以及初始选型裕量过大等问题，现场实际需要的排气量往往低于往复活塞压缩机的额定排气量，需要将其排气量调低。而且，对压缩机排气量进行调节，不仅有利于往复压缩机的稳定运转，还可以有效地减少其能耗。
往复活塞压缩机常用的排气量调节方法主要有改变转速和间歇停车、切断进气调节、旁路调节、顶开吸气阀调节、连通补助余隙容积调节等。对于转速较高的大型往复活塞式工艺压缩机，往往采用增加补助余隙容积的方法来调节压缩机的排气量。专利申请号CN108061030A公布了一种液压驱动的余隙气量调节机构，设有密封件来解决油气互串及泄露等问题，但使用时需要先将压缩机原有端盖拆除，再将该调节结构连接上，增加了压缩机气缸轴向尺寸，改变了原有的振动特性，动力特性较差；并且该调节机构冷却效果不好，容易造成内部积碳，影响调节机构及压缩机气缸的使用寿命。专利授权号CN203321785U提供了一种活塞内冷式压缩机余隙调节机构，通过附加大量冷却循环空间实现冷却效果，但其在使用时仍然需要将原压缩机端盖拆除后，再将该机构安装在气缸一端，改变了压缩机气缸轴向尺寸和整机动力特性，且通过油压驱动，存在油气互串或漏油现象。
目前，余隙容积气量调节机构大都是对往复活塞压缩机的盖侧行程容积进行调节，调节范围有限，易造成气缸悬臂过长、振动超标的问题，而且余隙腔冷却不好，容易积碳，其液压驱动机构受力不好，增加了发生故障的可能性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有往复活塞压缩机无级余隙气量调节机构的不足，提供一种不需要改造压缩机气缸结构，适应性好，并具备水冷功能，实现全负荷调节的并列式往复活塞压缩机无级气量调节机构。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案：
一种全负荷并列式往复活塞压缩机无级气量调节机构，其特征在于：由缸体、缸盖、缸套、气阀组件、活塞组件、填料函、缸座、支撑筒和驱动机构组成，以驱动机构为中心整体呈对称布置，缸体通过缸座、支撑筒与驱动机构连接，缸体内衬缸套，缸套内装设活塞组件，缸体外端安装缸盖，缸体上部装设气阀组件，缸座内侧中心位置安装填料函，活塞组件的活塞杆穿过填料函与驱动机构的涡轮轴两侧的丝杠轴连接。
所说的缸体由连接口、冷却水进口、进气口、冷却水出口、阀腔、缸体本体、检修孔和冷却水腔组成，缸体本体由铸造制成，缸体上部设有阀腔，阀腔一侧设有进气口，缸体本体最下端设有连接口，缸体本体内设有冷却水腔，缸体本体中部水平位置设有检修孔，缸体本体圆柱部分下部设有冷却水进口，上部设有冷却水出口。
所说的缸盖包括缸盖体、密封盖、水腔、进水口和出水口，缸盖体内设水腔，密封盖装于缸盖体左端，密封盖上开设进水口和出水口。
所说的气阀组件包括气阀、压盖和压阀罩，气阀通过压盖、压阀罩固定于缸体的阀腔中。
所说的活塞组件包括锁紧螺母、活塞、活塞环和活塞杆，锁紧螺母将活塞固定于活塞杆左端，活塞环安装于活塞侧面中部；所说的活塞杆包括杆体和驱动内螺纹，驱动内螺纹设于杆体右端内孔中，与涡轮轴两侧的丝杠轴配合。
所说的驱动机构包括下轴承组件、蜗轮轴、左轴承组件、支撑板、蜗杆、壳体、伺服电机、安装板、上轴承组件和右轴承组件，伺服电机通过安装板固定于壳体平面侧，伺服电机与蜗杆端部连接，蜗杆通过上轴承组件、下轴承组件安装于壳体内，蜗杆中部与涡轮轴的涡轮啮合，壳体两端安装支撑板，涡轮轴通过左轴承组件和右轴承组件安装于支撑板中心位置，两端穿出支撑板。
所说的涡轮轴结构对称，中间为涡轮，两侧为丝杠轴，一侧的丝杠轴上加工有左旋螺纹，另一侧的丝杠轴上加工有右旋螺纹。
与现有的往复活塞压缩机无级余隙气量调节机构相比，本发明具有以下优点：(1)实现了全负荷调节，调节范围可达0％～100％，克服了目前双作用往复活塞式压缩机余隙调节排气量不能低于60％的问题；(2)采用并列式排布，气缸悬臂长度小，动力特性好；(3)缸体及缸盖壁面内部均设有冷却流道，采用水冷，冷却效果好，气缸不易积碳，压缩效率高；(4)对称布置，省去平衡缸；(5)电动调节，不存在液压系统的油气互串或漏油现象，传动机构简单；(6)不需要拆除原有往复活塞压缩机的缸盖，安全性好，改造周期短，易形成系列化，制造、维护、检修方便。
附图说明
附图1是依据本发明所提出的一种全负荷并列式往复活塞压缩机无级气量调节机构的结构示意图。
附图2是依据本发明所提出的一种全负荷并列式往复活塞压缩机无级气量调节机构的左视图。
附图3是依据本发明所提出的缸体的结构示意图。
附图4是依据本发明所提出的缸体的左视图。
附图5是依据本发明所提出的附图3的A-A剖视图。
附图6是依据本发明所提出的附图3的B-B剖视图。
附图7是依据本发明所提出的缸盖的结构示意图。
附图8是依据本发明所提出的气阀组件的结构示意图。
附图9是依据本发明所提出的活塞组件的结构示意图。
附图10是依据本发明所提出的活塞杆的结构示意图
附图11是依据本发明所提出的驱动机构的结构示意图。
附图12是依据本发明所提出的附图11的C-C剖视图。
附图13是依据本发明所提出的蜗轮轴的结构示意图。
图中：1是缸体，2是缸盖，3是缸套，4是气阀组件，5是活塞组件，6是填料函，7是缸座，8是支撑筒，9是驱动机构；1.1是连接口，1.2是冷却水进口，1.3为进气口，1.4为冷却水出口，1.5是阀腔，1.6是缸体本体，1.7是检修孔，1.8是冷却水腔；2.1是缸盖体，2.2是密封盖，2.3是水腔，2.4是进水口，2.5是出水口；4.1是气阀，4.2是压盖，4.3是压阀罩；5.1是锁紧螺母，5.2是活塞，5.3是活塞环，5.4是活塞杆，5.4.1是杆体，5.4.2是驱动内螺纹；9.1是下轴承组件，9.2是蜗轮轴，9.2.1是丝杠轴，9.2.2是蜗轮，9.3是左轴承组件，9.4支撑板，9.5是蜗杆，9.6是壳体，9.7是伺服电机，9.8是安装板，9.9是上轴承组件，9.10是右轴承组件。
具体实施方式：
下面参照附图，作进一步说描述：
如图1、图2、图9、图11、图12和图13所示，一种全负荷并列式往复活塞压缩机无级气量调节机构，其特征在于：由缸体1、缸盖2、缸套3、气阀组件4、活塞组件5、填料函6、缸座7、支撑筒8和驱动机构9组成，以驱动机构9为中心整体呈对称布置，缸体1通过缸座7、支撑筒8与驱动机构9连接，缸体1内衬缸套3，缸套3内装设活塞组件5，缸体1外端安装缸盖2，缸体1上部装设气阀组件4；缸座7内侧中心位置安装填料函6，活塞组件5的活塞杆5.4穿过填料函6与驱动机构9的涡轮轴9.2的丝杠轴9.2.1连接。
缸体1结构如图3～图6所示，所说的缸体1由连接口1.1、冷却水进口1.2、进气口1.3、冷却水出口1.4、阀腔1.5、缸体本体1.6、检修孔1.7和冷却水腔1.8组成，缸体本体1.6由铸造制成，缸体1上部设有阀腔1.5，阀腔1.5一侧设有进气口1.3，缸体本体1.6最下端设有连接口1.1，缸体本体1.6内设有冷却水腔1.8，缸体本体1.6中部水平位置设有检修孔1.7，缸体本体1.6圆柱部分下部设有冷却水进口1.2，上部设有冷却水出口1.4。
缸盖2结构如图7所示，所说的缸盖2包括缸盖体2.1、密封盖2.2、水腔2.3、进水口2.4和出水口2.5，缸盖体2.1内设水腔2.3，密封盖2.2装于缸盖体2.1左端，密封盖2.2上开设进水口2.4和出水口2.5。
气阀组件4结构如图8所示，所说的气阀组件4包括气阀4.1、压盖4.2和压阀罩4.3，气阀4.1通过压盖4.2、压阀罩4.3固定于缸体1的阀腔1.5中。
活塞组件5结构如图9、图10、图11和图13所示，所说的活塞组件5包括锁紧螺母5.1、活塞5.2、活塞环5.3和活塞杆5.4，锁紧螺母5.1将活塞5.2固定于活塞杆5.4左端，活塞环5.3安装于活塞5.2侧面中部；所说的活塞杆5.4包括杆体5.4.1和驱动内螺纹5.4.2，驱动内螺纹5.4.2设于杆体5.4.1右端内孔中，与涡轮轴9.2两侧的丝杠轴9.2.1配合。
驱动机构9结构如图11～图13所示，所说的驱动机构9包括下轴承组件9.1、蜗轮轴9.2、左轴承组件9.3、支撑板9.4、蜗杆9.5、壳体9.6、伺服电机9.7、安装板9.8、上轴承组件9.9和右轴承组件9.10，伺服电机9.7通过安装板9.8固定于壳体9.6平面侧，伺服电机9.7与蜗杆9.5端部连接，蜗杆9.5通过上轴承组件9.9、下轴承组件9.1安装于壳体9.6内，蜗杆9.5中部与涡轮轴9.2的涡轮9.2.2啮合，壳体9.6两端安装支撑板9.4，涡轮轴9.2通过左轴承组件9.3和右轴承组件9.10安装于支撑板9.4中心位置，两端穿出支撑板9.4。
涡轮轴9.2结构如图13所示，所说的涡轮轴9.2结构对称，中间为涡轮9.2.2，两侧为丝杠轴9.2.1，左侧的丝杠轴9.2.1上加工有左旋螺纹，右侧的丝杠轴9.2.1上加工有右旋螺纹。
安装时，需先将原压缩机的吸气阀拆下，保持原压缩机吸气阀阀孔打开，将本发明中的连接口1.1与原压缩机吸气阀阀孔连接；也可以通过管道将原压缩机吸气阀阀孔与本发明装置中的连接口1.1连接，保证连接处密封良好。
工作时，根据所需补助余隙容积值，伺服电机9.7转动，通过蜗杆9.5带动蜗轮9.2.2旋转，进一步驱动涡轮轴9.2的丝杠轴9.2.1旋转；两侧的丝杠轴9.2.1分别加工有左旋和右旋螺纹，与活塞杆5.4上的驱动内螺纹5.4.2配合传动，带动两侧对称的活塞杆5.4同时镜像移动(即同时向靠近蜗轮9.2.2处移动，或同时向远离蜗轮9.2.2处移动)；活塞杆5.4带动活塞5.2进行轴向移动，接入气缸的余隙容积变化，实现补助余隙气量调节。
本调节装置可在压缩机正常工作时进行调节，也可在压缩机开机前进行调节。调节装置上的气阀4.1用于代替原压缩机的吸气阀，不影响压缩机原有吸排气功能。该气量调节机构结构紧凑，调节范围大，冷却良好，动力特性好，易于推广。

Claims (1)

1.一种全负荷并列式往复活塞压缩机无级气量调节机构，其特征在于：由缸体、缸盖、缸套、气阀组件、活塞组件、填料函、缸座、支撑筒和驱动机构组成，以驱动机构为中心整体呈对称布置，缸体通过缸座、支撑筒与驱动机构连接，缸体内衬缸套，缸套内装设活塞组件，缸体外端安装缸盖，缸体上部装设气阀组件，缸座内侧中心位置安装填料函，活塞组件的活塞杆穿过填料函与驱动机构的涡轮轴两侧的丝杠轴连接；
所述的缸体由连接口、冷却水进口、进气口、冷却水出口、阀腔、缸体本体、检修孔和冷却水腔组成，缸体本体由铸造制成，缸体上部设有阀腔，阀腔一侧设有进气口，缸体本体最下端设有连接口，缸体本体内设有冷却水腔，缸体本体中部水平位置设有检修孔，缸体本体圆柱部分下部设有冷却水进口，上部设有冷却水出口；
所述的缸盖包括缸盖体、密封盖、水腔、进水口和出水口，缸盖体内设水腔，密封盖装于缸盖体左端，密封盖上开设进水口和出水口；
所述的气阀组件包括气阀、压盖和压阀罩，气阀通过压盖、压阀罩固定于缸体的阀腔中；
所述的活塞组件包括锁紧螺母、活塞、活塞环和活塞杆，锁紧螺母将活塞固定于活塞杆左端，活塞环安装于活塞侧面中部；
所述的活塞杆包括杆体和驱动内螺纹，驱动内螺纹设于杆体右端内孔中，与涡轮轴两侧的丝杠轴配合；
所述的驱动机构包括下轴承组件、蜗轮轴、左轴承组件、支撑板、蜗杆、壳体、伺服电机、安装板、上轴承组件和右轴承组件，伺服电机通过安装板固定于壳体平面侧，伺服电机与蜗杆端部连接，蜗杆通过上轴承组件、下轴承组件安装于壳体内，蜗杆中部与涡轮轴的涡轮啮合，壳体两端安装支撑板，涡轮轴通过左轴承组件和右轴承组件安装于支撑板中心位置，两端穿出支撑板；
所述的涡轮轴结构对称，中间为涡轮，两侧为丝杠轴，左侧的丝杠轴上加工有左旋螺纹，右侧的丝杠轴上加工有右旋螺纹。
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