CN111255917B - 一种天然气压缩机控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于天然气压缩机控制装置技术领域。本发明公开了一种天然气压缩机控制装置，包括壳体、阀芯、左活塞、左弹簧、右活塞和右弹簧，壳体上设有P口、T口、A口和B口，阀芯位于壳体内部，左活塞和左弹簧位于壳体左端，右活塞和右弹簧位于壳体右端，壳体内形成有左回油腔、左控制腔、右回油腔和右控制腔，阀芯的轴向移动可以控制所述A口和所述B口与P口、左回油腔和右回油腔交替连通，实现对天然气压缩机的换向控制。本发明的天然气压缩机控制装置结构简单、紧凑，制造成本低、集成度高。

Description

一种天然气压缩机控制装置
技术领域
本发明属于天然气压缩机控制装置技术领域，具体涉及一种天然气压缩机的换向控制装置。
背景技术
随着大型机械设备的大规模应用，液压驱动作为一种很重要的驱动方式得到广泛采用，液压系统及其相关技术也日趋成熟。在目前液压换向阀中，多采用手动，电控，气控，液控等外来动力来驱动换向阀换向，而某些领域有极其严格的防爆要求，要求尽量的简化系统，无需外界干预，如天然气压缩子站，垃圾压缩站(有防爆要求)，客观要求液压系统需要一种换向阀来满足无需人员近距离的干预即能自行换向而且还满足防爆的需求。
申请号为CN2014108279202.2、名称为一种压力自适应液压换向系统的发明专利，公开了一种天然气压缩机的换向控制装置，其包含换向装置、压力检测控制装置，其中换向装置为一三位四通换向阀，压力检测控制装置包括2个溢流阀及一个先导换向阀，虽然其也能实现对天然气压缩机的换向控制，但是其包含的部件较多，实现起来不仅结构复杂、体积庞大、且成本很高。
发明内容
为了解决目前常规结构形式天然气压缩机控制装置存在的上述问题，本发明提出了一种全新结构形式的天然气压缩机控制装置。该天然气压缩机控制装置包括壳体、阀芯、左活塞、左弹簧、右活塞和右弹簧；
所述壳体设有P口、T口、A口和B口，并且P口与进油管连接，T口与出油管连接，A口和B口分别与天然气压缩机动力油缸的两个油腔相连；
所述阀芯位于所述壳体内部，并且可以相对于所述壳体进行轴向往复移动；
所述左活塞和左弹簧位于所述壳体的左端，所述左活塞可左右滑动的配合在所述壳体内，所述阀芯的左端与所述左活塞的内孔滑动配合并伸出到所述左活塞的左端，所述左活塞向左移动时，可带动所述阀芯向左移动；所述左弹簧一端抵在所述壳体上，另一端抵在所述左活塞上，使所述左活塞保持向右移动的趋势；所述左活塞的左端与所述壳体之间形成有左回油腔，所述左回油腔与T口相连通，所述左活塞的右端与所述壳体之间形成有左控制腔，所述左控制腔与A口相连通；
所述右活塞和右弹簧位于所述壳体的右端，所述右活塞可左右滑动的配合在所述壳体内，所述阀芯的右端与所述右活塞的内孔滑动配合并伸出到所述右活塞的右端，所述右活塞向右移动时，可带动所述阀芯向右移动；所述右弹簧一端抵在所述壳体上，另一端抵在所述右活塞上，使所述右活塞保持向左移动的趋势；所述右活塞的右端与所述壳体之间形成有右回油腔，所述右回油腔与T口相连通，所述右活塞的左端与所述壳体之间形成有右控制腔，所述右控制腔与B口相连通；
所述阀芯的轴向移动可以控制所述A口和所述B口与P口、左回油腔和右回油腔交替连通；其中，所述阀芯处于右端位置时，所述A口与P口连通，所述B口与左回油腔连通，所述A口与右回油腔不连通；所述阀芯处于左端位置时，所述B口与P口连通，所述A口与右回油腔连通，所述B口与左回油腔不连通；
当所述阀芯处于右端位置，所述A口的压力上升到左弹簧的设定压力时，左控制腔的压力推动左活塞向左移动，进而带动所述阀芯相对于所述壳体向左移动，使B口与P口连通且A口与右回油腔连通，右回油腔内的回油背压使所述阀芯保持在左端位置；当所述阀芯处于左端位置，所述B口的压力上升到右弹簧的设定压力时，右控制腔的压力推动右活塞向右移动，进而带动所述阀芯相对于所述壳体向右移动，使A口与P口连通且B口与左回油腔连通，左回油腔内的回油背压使所述阀芯保持在右端位置。
优选的，所述壳体上设有第一油路、第二油路、第三油路和第四油路；
所述第一油路的一端与左回油腔连通，另一端与T口连通；所述第二油路的一端与右回油腔连通，另一端与T口连通；所述第三油路的一端与所述左控制腔连通，另一端与A口连通；所述第四油路的一端与所述右控制腔连通，另一端与所述B口连通。
进一步优选的，所述第一油路上设有第一节流孔，所述第二油路上设有第二节流孔。
进一步优选的，所述阀芯上设有第一油孔和第二油孔，所述第一油孔一端与左回油腔连通，另一端与B口选择连通，所述第二油孔一端与右回油腔连通，另一端与A口选择连通，所述阀芯的中部设有环形的连通槽，所述连通槽用以控制P口与A口连通或P口与B口连通。
进一步优选的，在所述阀芯的两端侧壁上分别设有一个环形凹槽，两个所述环形凹槽内分别固定安装有左挡环和右挡环，当所述左活塞向左移动时，通过所述左挡环带动所述阀芯向左移动，当所述右活塞向右移动时，通过所述右挡环带动所述阀芯向右移动。
优选的，所述壳体上设有第一连接槽；所述第一连接槽为位于所述壳体与所述缸筒之间并沿轴向布设的环形槽，与所述P口保持连通。
优选的，所述壳体上设有第二连接槽；所述第二连接槽为位于所述壳体与所述阀芯之间并沿轴向布设的环形槽，所述第二连接槽一端与B口保持连通，所述第二连接槽另一端与所述第一油孔选择连通。
优选的，所述壳体上设有第三连接槽；所述第三连接槽为位于所述壳体与所述阀芯之间并沿轴向布设的环形槽，所述第三连接槽一端与A口保持连通，所述第三连接槽另一端与所述第二油孔选择连通。
优选的，所述壳体采用分体式结构，两端分别为可拆卸的端盖。
本发明的天然气压缩机控制装置具有以下有益技术效果：
1、在本发明中，通过在壳体上分别设置与进油管连接的P口、出油管连接的T口、与动力油缸两腔分别连通的A口和B口，并且A口和B口与P口、左回油腔和右回油腔交替连通，从而借助高压油液驱动动力油缸进行轴向往复移动，进行天然气压缩。同时，当动力油缸移动至上下终端位置时，利用左活塞、左弹簧、右活塞和右弹簧驱动阀芯相对于壳体进行的轴向移动，完成换向，相比于现有技术，结构简单、体积紧凑、制造成本低。
2、在本发明中，通过在壳体和阀芯上设置相互关联的油路和油孔，从而实现阀芯相对于壳体进行相对轴向移动过程中，完成A口和B口与P口、左回油腔和右回油腔交替连通。这样，不仅可以完全省去现有自动换向过程中对电磁换向阀的使用和控制要求，降低了成本和控制复杂度，而且通过左回油腔和右回油腔的背压可以使阀芯可靠的保持在换向后的位置。
附图说明
图1为本实施例天然气压缩机控制装置中阀芯处于右端位置时的结构示意图；
图2为图1中的剖面结构示意图；
图3为本实施例天然气压缩机控制装置中阀芯处于左端位置时的结构示意图；
图4为本实施例天然气压缩机控制装置应用原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细介绍。
结合图1所示，本实施例天然气压缩机控制装置，包括壳体1、阀芯2、左活塞31、左弹簧41、右活塞32和右弹簧42。
壳体1为中空形结构，并且在壳体1设有P口、T口、A口和B口，并且P口与进油管连接，T口与出油管连接，A口和B口分别与天然气压缩机动力油缸的两个油腔相连。
阀芯2位于壳体1内部，并且可以相对于壳体1进行轴向往复移动。
左活塞31和左弹簧41位于壳体1的左端，左活塞31可左右滑动的配合在壳体1内，阀芯2的左端与左活塞31的内孔滑动配合并伸出到左活塞31的左端，左活塞31向左移动时，可带动阀芯2向左移动。左弹簧41一端抵在壳体1上，另一端抵在左活塞31上，使左活塞31保持向右移动的趋势；左活塞31的左端与壳体1之间形成有左回油腔11，左回油腔11与T口相连通，左活塞的31右端与壳体1之间形成有左控制腔13，左控制腔13与A口相连通。
右活塞32和右弹簧42位于壳体1的右端，右活塞32可左右滑动的配合在壳体1内，阀芯2的右端与右活塞32的内孔滑动配合并伸出到右活塞32的右端，右活塞32向右移动时，可带动阀芯2向右移动；右弹簧42一端抵在壳体1上，另一端抵在右活塞32上，使右活塞32保持向左移动的趋势。右活塞32的右端与壳体1之间形成有右回油腔12，右回油腔12与T口相连通，右活塞的12左端与壳体1之间形成有右控制腔14，右控制腔14与B口相连通。
阀芯2的轴向移动可以控制所述A口和所述B口与P口、左回油腔11和右回油腔12交替连通。其中，阀芯2处于右端位置时，A口与P口连通，所述B口与左回油腔11连通，A口与右回油腔12不连通；阀芯2处于左端位置时，B口与P口连通，A口与右回油腔12连通，B口与左回油腔11不连通。
当阀芯2处于右端位置，A口的压力上升到左弹簧41的设定压力时，左控制腔13的压力推动左活塞31向左移动，进而带动阀芯2相对于壳体1向左移动，使B口与P口连通且A口与右回油腔12连通，右回油腔2内的回油背压使阀芯2保持在左端位置。当阀芯2处于左端位置，B口的压力上升到右弹簧42的设定压力时，右控制腔14的压力推动右活塞32向右移动，进而带动阀芯2相对于壳体1向右移动，使A口与P口连通且B口与左回油腔11连通，左回油腔11内的回油背压使阀芯2保持在右端位置。
结合图1所示，在本实施例中，壳体1上设有第一油路104、第二油路105、第三油路106和第四油路107,第一油路104的一端与左回油腔11连通，另一端与T口连通，第二油路105的一端与右回油腔12连通，另一端与T口连通；第三油路106的一端与左控制腔13连通，另一端与A口连通，第四油路107的一端与右控制腔14连通，另一端与B口连通。
结合图1所示，在第一油路104上设有第一节流孔61，第二油路105上设有第二节流孔62。此时，借助第一节流孔61和第二节流孔62对通过的油液的节流效果，即对第一油路104与左回油腔11之间油液流动的节流效果和对第二油路105与右回油腔12之间油液流动的节流效果，可以保持左回油腔11中回油背压对阀芯2所产生指向右回油腔12方向的作用力，将阀芯2固定在右端位置，保证A口与P口，B口与左回油腔11稳定连通；也可以保持右回油腔12中回油背压对阀芯2所产生指向左回油腔11方向的作用力，将阀芯2固定在左端位置，保证B口与P口，A口与右回油腔12稳定连通。
优选的，结合图1所示，在本实施例中，阀芯2上设有第一油孔21和第二油孔22，所述第一油孔21一端与左回油腔11连通，另一端与B口选择连通，所述第二油孔22一端与右回油腔12连通，另一端与A口选择连通，所述阀芯2的中部设有环形的连通槽23，所述连通槽23用以控制P口与A口连通或P口与B口连通。
这样，当阀芯2处于左端位置时，P口通过连通槽23与B口相连通，A口通过第二油孔22与右回油腔12相连通；当阀芯2处于右端位置时，P口通过连通槽23与A口相连通，B口通过第一油孔21与左回油腔11相连通。
结合图1所示，在本实施例中，在阀芯的2两端侧壁上分别设有一个环形凹槽，两个环形凹槽内分别固定安装有左挡环51和右挡环52，当左活塞31向左移动时，通过左挡环51带动阀芯2向左移动，当右活塞32向右移动时，通过右挡环52带动阀芯2向右移动。
结合图1所示，在壳体1上还设有第一连接槽101。第一连接槽101采用沿轴向布设的环形槽结构形式，并且与P口保持连通。
结合图1所示，在壳体1上还分别设有第二连接槽102和第三连接槽103。第二连接槽102和第三连接槽103均采用环形槽结构形式，并且位于壳体1与阀芯2之间，其中，第二连接槽102一端与B口保持连通，第二连接槽102另一端与所述第一油孔21选择连通，第三连接槽103一端与A口保持连通，第三连接槽107另一端与所述第二油孔22选择连通。
此外，结合图1所示，在本实施例中，壳体1采用分体式结构，两端分别采用通过轴向螺栓连接的端盖结构形式。这样，不仅便于对整个壳体进行加工制造，尤其是对相关油路的加工，从而降低加工难度和成本，而且便于拆卸，提高组装效率和维护的便捷性。
结合图1至图4所示，本实施例的天然气压缩机控制装置进行工作时，P口与液压泵8出口连接，T口与油箱连接，A口和B口分别与天然气压缩机动力油缸7的两个油腔相连具体工作过程如下：
当阀芯2处于右端位置时，A口与P口连通，所述B口与左回油腔连通，使动力油缸7向上运动，液压泵8的高压油液依次通过P口、第一连接槽101、连通槽23、第三连接槽103流至A口，同时B口中的油液依次通过第二连接槽102、第一油孔21、左回油腔11、第一油路104、T口流至油箱，从而使动力油缸7在A口和B口两侧油液压力差作用下，向上移动，实现对天然气的压缩。
在上述过程中，左回油腔腔11中的油液通过第一油路104中的第一节流孔61流入T口，使左回油腔腔11中存在背压，而此时右回油腔12中由于无油液流动，压力与T口压力相等，从而使阀芯2在左回油腔11和右回油腔12两侧油液压力差作用下，固定在右端位置，保持P口通过连通槽23与A口相连通，B口通过第一油孔21与左回油腔11相连通，保证动力油缸7向上移动的稳定可靠性。
当动力油缸7运动到最上位置时，A口内的压力迅速上升，左控制腔13内的压力作用在左活塞31上克服左弹簧41的作用力，推动左活塞31向左移动，进而通过左挡环51带动阀芯2向左移动，从而使液压泵8出口的高压油液依次通过P口、第一连接槽101、连通槽23、第二连接槽102流至B口中，同时A口中的油液依次通过第三连接槽103、第二油孔22、右回油腔12、第二油路105、T口流至油箱，由于右回油腔12中存在回油背压，从而使阀芯2在右回油腔12和左回油腔11两侧油液压力差作用下，固定在左端位置，实现动力油缸7向下运对天然气进行压缩。
在上述过程中，右回油腔12中的油液通过第二油路105中的第二节流孔62流入T口，使右回油腔12中存在背压，而此时左回油腔11中由于无油液流动，压力与T口压力相等，从而使阀芯2在右回油腔12和左回油腔11两侧油液压力差作用下，固定在左端位置，保持P口通过连通槽23与B口相连通，A口通过第二油孔22与右回油腔12相连通，保证动力油缸7向下移动的稳定可靠性。
当活动力油缸7运动到最下位置时时，B口内的压力迅速上升，右控制腔14内的压力作用在右活塞32上克服右弹簧42的作用力，推动右活塞32向右移动，进而通过右挡环52带动阀芯2向右移动，从而使液压泵8的高压油液依次通过P口、第一连接槽101、连通槽23、第三连接槽103流至A口，同时B口中的油液依次通过第二连接槽102、第一油孔21、左回油腔11、第一油路104、T口流至油箱，由于左回油腔11中存在回油背压，从而使阀芯2在左回油腔11和右回油腔12两侧油液压力差作用下，向右回油腔12的方向相对于壳体1进行移动，将P口切换至与A口连通，将B口切换至与左回油腔11连通，实现动力油缸7的再次换向操作。
依次重复上述往复动作，实现该动力油缸在液压驱动下的自动往复运动。进行天然气的压缩。

Claims (9)

1.一种天然气压缩机控制装置，其特征在于，包括壳体、阀芯、左活塞、左弹簧、右活塞和右弹簧；
所述壳体设有P口、T口、A口和B口，并且P口与进油管连接，T口与出油管连接，A口和B口分别与天然气压缩机动力油缸的两个油腔相连；
所述阀芯位于所述壳体内部，并且可以相对于所述壳体进行轴向往复移动；
所述左活塞和左弹簧位于所述壳体的左端，所述左活塞可左右滑动的配合在所述壳体内，所述阀芯的左端与所述左活塞的内孔滑动配合并伸出到所述左活塞的左端，所述左活塞向左移动时，可带动所述阀芯向左移动；所述左弹簧一端抵在所述壳体上，另一端抵在所述左活塞上，使所述左活塞保持向右移动的趋势；所述左活塞的左端与所述壳体之间形成有左回油腔，所述左回油腔与T口相连通，所述左活塞的右端与所述壳体之间形成有左控制腔，所述左控制腔与A口相连通；
所述右活塞和右弹簧位于所述壳体的右端，所述右活塞可左右滑动的配合在所述壳体内，所述阀芯的右端与所述右活塞的内孔滑动配合并伸出到所述右活塞的右端，所述右活塞向右移动时，可带动所述阀芯向右移动；所述右弹簧一端抵在所述壳体上，另一端抵在所述右活塞上，使所述右活塞保持向左移动的趋势；所述右活塞的右端与所述壳体之间形成有右回油腔，所述右回油腔与T口相连通，所述右活塞的左端与所述壳体之间形成有右控制腔，所述右控制腔与B口相连通；
所述阀芯的轴向移动可以控制所述A口和所述B口与P口、左回油腔和右回油腔交替连通；其中，所述阀芯处于右端位置时，所述A口与P口连通，所述B口与左回油腔连通，所述A口与右回油腔不连通；所述阀芯处于左端位置时，所述B口与P口连通，所述A口与右回油腔连通，所述B口与左回油腔不连通；
当所述阀芯处于右端位置，所述A口的压力上升到左弹簧的设定压力时，左控制腔的压力推动左活塞向左移动，进而带动所述阀芯相对于所述壳体向左移动，使B口与P口连通且A口与右回油腔连通，右回油腔内的回油背压使所述阀芯保持在左端位置；当所述阀芯处于左端位置，所述B口的压力上升到右弹簧的设定压力时，右控制腔的压力推动右活塞向右移动，进而带动所述阀芯相对于所述壳体向右移动，使A口与P口连通且B口与左回油腔连通，左回油腔内的回油背压使所述阀芯保持在右端位置。
2.根据权利要求1所述的天然气压缩机控制装置，其特征在于，所述壳体上设有第一油路、第二油路、第三油路和第四油路；
所述第一油路的一端与左回油腔连通，另一端与T口连通；所述第二油路的一端与右回油腔连通，另一端与T口连通；所述第三油路的一端与所述左控制腔连通，另一端与A口连通；所述第四油路的一端与所述右控制腔连通，另一端与所述B口连通。
3.根据权利要求2所述的天然气压缩机控制装置，其特征在于，所述第一油路上设有第一节流孔，所述第二油路上设有第二节流孔。
4.根据权利要求2所述的天然气压缩机控制装置，其特征在于，所述阀芯上设有第一油孔和第二油孔，所述第一油孔一端与左回油腔连通，另一端与B口选择连通，所述第二油孔一端与右回油腔连通，另一端与A口选择连通，所述阀芯的中部设有环形的连通槽，所述连通槽用以控制P口与A口连通或P口与B口连通。
5.根据权利要求4所述的天然气压缩机控制装置，其特征在于，在所述阀芯的两端侧壁上分别设有一个环形凹槽，两个所述环形凹槽内分别固定安装有左挡环和右挡环，当所述左活塞向左移动时，通过所述左挡环带动所述阀芯向左移动，当所述右活塞向右移动时，通过所述右挡环带动所述阀芯向右移动。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的天然气压缩机控制装置，其特征在于，所述壳体上设有第一连接槽；所述第一连接槽为位于所述壳体与所述阀芯之间并沿轴向布设的环形槽，与所述P口保持连通。
7.根据权利要求4所述的天然气压缩机控制装置，其特征在于，所述壳体上设有第二连接槽；所述第二连接槽为位于所述壳体与所述阀芯之间并沿轴向布设的环形槽，所述第二连接槽一端与B口保持连通，所述第二连接槽另一端与所述第一油孔选择连通。
8.根据权利要求4所述的天然气压缩机控制装置，其特征在于，所述壳体上设有第三连接槽；所述第三连接槽为位于所述壳体与所述阀芯之间并沿轴向布设的环形槽，所述第三连接槽一端与A口保持连通，所述第三连接槽另一端与所述第二油孔选择连通。
9.根据权利要求8所述天然气压缩机控制装置，其特征在于，所述壳体采用分体式结构，两端分别为可拆卸的端盖。
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