CN111911397B - 一种活塞组件及其应用 - Google Patents

Abstract

本申请属于压缩机技术领域，特别是涉及一种活塞组件及其应用。在实际生产过程中，很容易出现因加工精度不够而导致最终活塞与活塞缸之间对中较差，活塞偏磨，密封失效的现象。本申请提供了一种活塞组件，包括十字头构件、活塞构件和中体构件；活塞构件包括活塞杆，活塞杆一端与十字头连接并在连接处设置位移量部件，使得活塞杆有一定的径向位移量，活塞杆另一端与活塞采用关节状连接，使得活塞杆有一定的偏斜量，保证活塞与活塞缸之间有良好的对中。活塞杆与活塞连接端设置活塞拉回杆，当进气压力较小不足以推动活塞往下行程运动时，或活塞发生卡滞时，活塞拉回杆可以拉动活塞继续做规律的往复运动。

Description

一种活塞组件及其应用

技术领域

本申请属于压缩机技术领域，特别是涉及一种活塞组件及其应用。

背景技术

隔膜压缩机是一种容积式压缩机，由于其所能提供的密封性能好、压力范围广、压缩比较大，因此被广泛应用于加氢站等石油化工领域中压缩输送各种高纯气体、贵重稀有气体、有毒有害气体和腐蚀性气体。

隔膜压缩机结构，包括曲轴箱组件，曲轴组件，连杆组件，十字头滑道，十字头，中体组件，活塞组件杆固定法兰，活塞组件杆锁紧螺母，活塞组件杆，活塞组件缸，活塞组件，膜头组件。曲轴组件通过轴承布置于曲轴箱组件中。连杆大头和小头分别连接曲轴和十字头，通过连杆将曲轴的旋转运动转变为十字头的往复运动。十字头布置在十字头滑道中，十字头滑道分别通过止口与曲轴箱和中体定位。中体与曲轴箱通过螺栓连接并把十字头滑道固定。活塞组件与活塞组件杆通过螺纹紧固连接，活塞组件杆再通过螺纹紧固连接于活塞组件杆固定法兰上，并用锁紧螺母进行锁紧防松。活塞组件杆固定法兰通过4根螺柱紧固于十字头上，活塞组件杆固定法兰与十字头之间也通过止口定位。活塞组件缸通过螺栓连接于中体上，活塞组件缸与中体之间也通过止口定位。

要使活塞组件在活塞组件缸内规律运动，需要保证活塞组件和活塞组件缸对中，即需要十字头滑道、中体、活塞组件缸、十字头、活塞组件杆固定法兰、活塞组件杆全部有比较好的对中性。而这些部件主要通过止口定位，活塞组件杆与活塞组件杆紧固法兰通过螺栓定位，要保证各部件间有较好的对中性，对各部件配合面的同轴度及平面度要求非常高。在实际生产过程中，很容易出现因加工精度不够而导致最终活塞组件与活塞组件缸之间对中较差，活塞组件偏磨，密封失效的现象。

发明内容

1.要解决的技术问题

基于隔膜压缩机传动结构与往复活塞缩机传动结构非常相似，由一套曲柄连杆将曲轴的旋转运动转变为十字头的往复运动，十字头通过活塞组件杆与活塞组件相连接带动活塞组件在活塞组件缸内做往复运动，活塞组件推动液压油进而推动膜片运动来实现气体的压缩排气。在实际加工装配过程中，会存在活塞组件与活塞组件缸对中不好的问题，导致活塞组件偏磨，密封失效，液压油通过活塞组件泄漏过多，使得油腔内液压油量过少，膜片撞击油缸，易发生膜片破裂故障的问题，本申请提供了一种活塞组件及其应用。

2.技术方案

为了达到上述的目的，本申请提供了一种活塞组件，包括十字头构件、活塞构件和中体构件，所述十字头构件与所述活塞构件连接，所述十字头构件与所述中体构件连接，所述活塞构件与所述中体构件连接；

所述十字头构件包括十字头，所述十字头设置于十字头滑道中，所述十字头在所述十字头滑道中做往复运动，所述十字头滑道设置于所述中体构件中；

所述活塞构件包括活塞杆，所述活塞杆一端与所述十字头连接，所述活塞杆另一端与活塞连接，所述活塞设置于所述活塞缸中，所述活塞缸与所述中体构件连接。

所述十字头在所述十字头滑道中做往复运动。所述十字头滑道与所述中体构件相连，所述中体构件另一端与所述活塞缸缸体相连。所述活塞在所述活塞缸缸体中做往复运动；所述活塞杆底部带有底座。所述底座与所述十字头之间设置有位移量部件。底座与十字头之间有径向间隙，法兰即活塞杆固定法兰，底座与活塞杆固定法兰之间有轴向间隙，活塞杆与活塞杆固定法兰孔之间有径向间隙。

本申请提供的另一种实施方式为：所述底座通过所述法兰与所述十字头连接。

本申请提供的另一种实施方式为：所述活塞杆包括半球形连接部，所述活塞包括第一球状凹槽，所述半球形连接部与所述第一球状凹槽连接，所述活塞杆与活塞之间为关节状连接。所述半球形连接部中间有螺纹孔。

本申请提供的另一种实施方式为：所述活塞上设置有活塞拉回杆，所述活塞拉回杆一端与所述活塞杆通过螺纹连接，所述活塞拉回杆与所述活塞之间设置有第一间隙。所述活塞中间有通孔，所述活塞拉回杆置于所述活塞中间，且所述活塞拉回杆与所述活塞之间有间隙。

本申请提供的另一种实施方式为：所述活塞拉回杆另一端为自由端，所述自由端为球形结构，所述活塞包括第二球状凹槽，所述球形结构与所述第二球状凹槽连接。活塞拉回杆与活塞之间也通过球形关节状连接方式连接。所述活塞两端均有球形凹槽，凹槽曲率半径分别与活塞杆和活塞拉回杆端部的球形结构半径相同。

本申请提供的另一种实施方式为：所述十字头上设置有凹槽，所述底座与所述凹槽之间设置有位移量部件。所述十字头一端有凹槽，所述活塞杆底座置于所述十字头一端凹槽中，且活塞杆底座直径略小于十字头凹槽直径，活塞杆底座与十字头凹槽间有径向间隙。所述活塞杆与所述十字头通过活塞杆固定法兰固定。所述活塞杆底座与十字头凹槽之间布置有一层钢珠，钢珠直径尽量小，数量尽量多。

本申请提供的另一种实施方式为：所述位移量部件为一层钢珠。

本申请提供的另一种实施方式为：所述底座与所述凹槽之间设置有第二间隙，所述底座与所述法兰之间设置有第三间隙，所述活塞杆与所述法兰之间设置有第四间隙。

本申请提供的另一种实施方式为：所述活塞缸与所述中体构件通过螺栓连接，所述活塞缸与所述中体构件通过止口定位，所述十字头滑道与所述中体构件通过止口定位。

本申请还提供一种活塞组件的应用，将所述权利要求1～9中任一项所述的活塞组件应用于隔膜压缩机。

3.有益效果

与现有技术相比，本申请提供的活塞组件及其应用的有益效果在于：

本申请提供的活塞组件，主要用于解决隔膜压缩机活塞偏磨的问题。

本申请提供的活塞组件，为一种半自由浮动活塞组件结构，使活塞可以自适应地与活塞组件缸对中，解决活塞偏磨导致机器故障的问题。

本申请提供的活塞组件，在活塞组件杆与十字头连接处布置一层钢珠，使活塞组件杆具有一定的径向位移量；活塞组件杆与活塞连接处采用球形关节状连接，允许活塞组件杆与活塞组件缸之间有一定的偏斜量；活塞组件杆端部布置活塞拉回结构，当活塞卡滞或进气压力不足以推动活塞向下行程运动时，该结构可以保证活塞做规律的往复运动。

本申请提供的活塞组件，可以保证活塞与活塞组件缸的对中，解决活塞偏磨的问题。

本申请提供的活塞组件，可以确保无论活塞杆轴心与活塞缸轴心发生偏移还是有一定夹角，活塞均可以自适应地与活塞缸保持对中。

本申请提供的活塞组件，当进气压力较小不足以推动活塞往下行程运动时，或活塞发生卡滞时，活塞拉回杆可以拉动活塞继续做规律的往复运动。

附图说明

图1是本申请的活塞组件结构示意图；

图2是本申请的活塞杆与十字头连接结构示意图；

图3是本申请的活塞杆与活塞连接结构示意图；

图4是本申请的活塞杆偏斜示意图；

图中：1-十字头、2-十字头滑道、3-中体构件、4-活塞杆、5-活塞、6-活塞缸、7-法兰、8-位移量部件、9-活塞拉回杆、10-第一间隙、11-第二间隙、12-第三间隙、13-第四间隙。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。

十字头1，是连接活塞杆与活塞的零件，将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动，具有导向作用。

参见图1～4，本申请提供一种活塞组件，包括十字头构件、活塞构件和中体构件3，所述十字头构件与所述活塞构件连接，所述十字头构件与所述中体构件3连接，所述活塞构件与所述中体构件3连接；

所述十字头构件包括十字头1，所述十字头1设置于十字头滑道2中，所述十字头1与所述十字头滑道2相互配合，所述十字头1在所述十字头滑道2中做往复运动，所述十字头滑道2设置于所述中体构件3中；

所述活塞构件包括活塞杆4，所述活塞杆4一端与所述十字头1连接，所述活塞杆4另一端与活塞5连接，所述活塞5设置于所述活塞缸6中，所述活塞缸6与所述中体构件3连接；

所述活塞杆4底部带有底座，所述底座与所述十字头1之间设置有位移量部件8。

进一步地，所述底座通过所述法兰7与所述十字头1连接。

进一步地，所述活塞杆4包括半球形连接部，所述活塞5包括第一球状凹槽，所述半球形连接部与所述第一球状凹槽连接，所述活塞杆4与活塞5之间为关节状连接。

进一步地，所述活塞5上设置有活塞拉回杆9，所述活塞拉回杆9一端与所述活塞杆4连接，所述活塞拉回杆9与所述活塞5之间设置有第一间隙10。

进一步地，所述活塞拉回杆9另一端为自由端，所述自由端为球形结构，所述活塞5包括第二球状凹槽，所述球形结构与所述第二球状凹槽连接。

进一步地，所述十字头1上设置有凹槽，所述底座与所述凹槽之间设置有位移量部件。

进一步地，所述位移量部件为一层钢珠。

进一步地，所述底座与所述凹槽之间设置有第二间隙11，所述底座与所述法兰7之间设置有第三间隙12，所述活塞杆4与所述法兰7之间设置有第四间隙13。

进一步地，所述活塞缸6与所述中体构件3通过螺栓连接，所述活塞缸6与所述中体构件3通过止口定位，所述十字头滑道2与所述中体构件3通过止口定位。

本申请中活塞杆4底部带有底座，活塞杆固定法兰即法兰7通过该底座固定活塞杆4。该底座与十字头1之间布置一层钢珠，使底座延径向有一定的位移量。活塞杆4与活塞5连接部分为半球形结构，活塞5对应连接位置为球状凹槽，活塞杆4与活塞5之间为关节状连接。活塞杆4与活塞连接部位可以转动，即使活塞杆4轴心与活塞缸6轴心有一定的夹角，活塞5也可以自适应地保持与活塞缸6的对中。活塞杆4与活塞5连接端有螺纹孔，通过螺纹连接一段活塞拉回杆9，当活塞5卡滞或进气压力不足以推动活塞5向下行程运动时，该结构可以保证活塞5做规律的往复运动。活塞拉回杆9自由端也是球形结构，对应的活塞5配合位置也是球状凹槽，保证在拉回活塞5的过程中活塞5依然可以自适应地与活塞缸6保持对中。

活塞杆与十字头中间加了位移量部件使得活塞杆有一定的径向位移量；活塞杆与活塞采用关节状连接，使得活塞杆允许存在一定的偏斜量；活塞杆端部设置有活塞拉回杆，当进气压力较小不足以推动活塞往下行程运动时，或活塞发生卡滞时，活塞拉回杆可以拉动活塞继续做规律的往复运动。

本申请还提供一种活塞组件的应用，将所述权利要求1～9中任一项所述的活塞组件应用于隔膜压缩机。

所述十字头滑道2布置于所述中体中，两者通过止口定位。所述中体构件3另一端布置有活塞缸6，所述活塞缸6与所述中体构件3通过螺栓连接，并通过止口定位。所述活塞缸6中布置有活塞5。十字头滑道2中布置有十字头1，所述十字头1在十字头滑道2中做往复运动。所述十字头1一端有凹槽，所述活塞杆4一端有底座，所述活塞杆底座置于所述十字头1凹槽中，所述活塞杆4与所述十字头1通过活塞杆固定法兰固定。所述活塞杆底座与所述十字头凹槽间布置一层钢珠。如图2所示，活塞杆底座与十字头凹槽有径向第二间隙11，活塞杆底座与活塞杆固定法兰之间有轴向第三间隙12，活塞杆4与活塞杆固定法兰孔之间有径向第四间隙13。所述第二间隙11、第三间隙12、第四间隙13和所述钢珠共同保证活塞杆4有一定的径向位移量，活塞杆4可以自动调整轴心位置使其与活塞缸6轴心保持重合，径向位移量大小取决于第二间隙和第四间隙大小。如图3所示，活塞杆4另一端与所述活塞5相连，所述活塞杆4另一端为半球形结构，活塞5对应连接位置为球状凹槽，活塞杆4与活塞5之间为关节状连接，活塞杆4与活塞连接部位可以转动。所述活塞杆4与活塞连接端设置有内螺纹孔，所述活塞5中间开有通孔，所述活塞5中间设置有活塞拉回杆9，所述活塞拉回杆9与所述活塞杆4通过螺纹连接。所述活塞拉回杆9与所述活塞有第一间隙10。当活塞5卡滞或进气压力不足以推动活塞5向下行程运动时，活塞拉回杆9拉动活塞5向下行程运动，该结构可以保证活塞5做规律的往复运动。活塞拉回杆9自由端也是球形结构，对应的活塞5配合位置也是球状凹槽。这种关节状连接方式可以允许活塞杆4发生一定的偏斜，即使活塞杆4轴心与活塞缸6轴心有一定的夹角，活塞5也可以自适应地保持与活塞缸6对中，活塞杆4允许偏斜角度与第一间隙10大小有关，如图4所示。

隔膜压缩机正常工作时由活塞杆4推动活塞5运动进而推动液压油驱动膜片运动压缩气体。进气阶段液压油压力与进气压力基本相同，隔膜压缩机进气压力一般会大于大气压，所以液压油在活塞5上作用有液压力，使活塞5依然紧贴活塞杆的端部球面。这样在整个运动周期内，活塞5都是紧贴活塞杆的，两者之间连接的球面同时也作为活塞5与活塞杆4之间的密封面。只有进气阶段进气压力较低不足以推动活塞5时或活塞5卡滞时，活塞5会和活塞杆4脱离，这时活塞拉回杆9会和活塞5接触，拉动活塞5往回运动，活塞拉回杆9和活塞之5间的接触球面同时作为密封面密封油腔。

尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

Claims (8)

1.一种活塞组件，其特征在于：包括十字头构件、活塞构件和中体构件，所述十字头构件与所述活塞构件连接，所述十字头构件与所述中体构件连接，所述活塞构件与所述中体构件连接；

所述十字头构件包括十字头，所述十字头设置于十字头滑道中，所述十字头在所述十字头滑道中做往复运动，所述十字头滑道设置于所述中体构件中；

所述活塞构件包括活塞杆，所述活塞杆一端与所述十字头连接，所述活塞杆另一端与活塞连接，所述活塞设置于所述活塞缸中，所述活塞缸与所述中体连接；

所述活塞杆包括底座，所述底座与所述十字头之间设置有位移量部件；所述活塞上设置有活塞拉回杆，所述活塞拉回杆一端为自由端，所述自由端为球形结构，所述活塞包括第二球状凹槽，所述球形结构与所述第二球状凹槽连接；所述位移量部件为一层钢珠。

2.如权利要求1所述的活塞组件，其特征在于：所述底座通过法兰与所述十字头连接。

3.如权利要求1所述的活塞组件，其特征在于：所述活塞杆包括半球形连接部，所述活塞包括第一球状凹槽，所述半球形连接部与所述第一球状凹槽连接，所述活塞杆与活塞之间为关节状连接。

4.如权利要求3所述的活塞组件，其特征在于：所述活塞拉回杆另一端与所述活塞杆连接，所述活塞拉回杆与所述活塞之间设置有第一间隙。

5.如权利要求2所述的活塞组件，其特征在于：所述十字头上设置有凹槽，所述底座与所述凹槽之间设置有位移量部件。

6.如权利要求5所述的活塞组件，其特征在于：所述底座与所述凹槽之间设置有第二间隙，所述底座与所述法兰之间设置有第三间隙，所述活塞杆与法兰孔之间设置有第四间隙。

7.如权利要求1～6中任一项所述的活塞组件，其特征在于：所述活塞缸与所述中体构件通过螺栓连接，所述活塞缸与所述中体构件通过止口定位，所述十字头滑道与所述中体构件通过止口定位。

8.一种活塞组件的应用，其特征在于：将所述权利要求1～7中任一项所述的活塞组件应用于隔膜压缩机。

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