CN113982895B - 一种高压隔膜压缩机用油气压随动阀及系统 - Google Patents
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Abstract
现有随动阀结构增加系统的复杂性和成本。本申请提供了一种高压隔膜压缩机用油气压随动阀，包括相互连接的阀盖和阀体，所述阀盖内设置有活塞，所述活塞一端与螺杆连接，所述活塞另一端设置于所述阀体中，所述螺杆通过所述阀盖，所述螺杆与电机连接，所述阀体与所述活塞另一端形成溢流腔，所述阀体上设置有阀芯，所述阀体与所述阀芯通过连接接头连接，所述阀芯内设置有溢油通道，所述溢油通道一端与堵塞组件一端连接，所述堵塞组件另一端与阀杆一端连接，所述阀杆设置于所述阀体内，所述阀杆另一端设置于所述活塞内，所述连接接头上设置有进油通道；所述阀体上设置有溢流口。减小系统复杂性。
Description
技术领域
本申请属于隔膜压缩机技术领域，特别是涉及一种高压隔膜压缩机用油气压随动阀及系统。
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。
隔膜压缩机工作原理为其膜头结构包括进气阀，排气阀，上止板，膜片，下止板，单向阀，活塞，溢油阀，膜腔内部被膜片分隔为气腔A，油腔B。进气阶段，活塞向下止点方向运动，同时膜片向下止板方向运动，油腔B内压力变低。当油腔B压力小于进气压力时，进气阀打开，气体进入气腔A。进气阶段的同时，外部柱塞泵通过单向阀向油腔B内补油，保证油腔始终有足够的液压油。活塞运动到下止点时进气结束，随后活塞向上止点运动。活塞向上运动，推动液压油进而推动膜片向上运动，气腔容积减小，气体被压缩，当气腔内压力大于排气压力时，排气阀打开，进入排气阶段，直到膜片顶到上止板。由于活塞的行程容积略大于膜腔容积，这时活塞还在向上运动，而油腔的容积不再变化，油压迅速上升。油压超过溢油阀的设定压力时，溢油阀打开，液压油通过溢油阀流出，直到活塞运动到上止点，然后活塞又开始向下止点运动，进入下一个流程。
排气结束时油腔内油压所能达到的最高压力取决于溢油阀的设定压力，传统隔膜压缩机采用不可随动的溢油阀，溢油压力不随排气压力变化而变化。当排气压力变化时，需要将溢油阀溢油压力设定为最大排气压力的1.1～1.15倍，会导致非最大排气压力状态下工作时，排气结束时的油气压差过大，使膜片寿命减少。
现有随动阀结构都是将排气分一条支路到溢油阀气侧，采用膜片将气体和液压油分开，虽然将溢油阀两侧加了活塞，但依然是采用膜片对两侧油气腔进行分离。这种溢油阀结够相当于一个小型的隔膜机，其膜片是易损件，一方面要定期更换，另一方面多了一套膜片就增加了系统的故障率。另外对于需要进行故障监测的隔膜机而言，还要在随动阀里增加一套膜片破裂检测系统，大大增加系统的复杂性和成本。除此之外一旦膜片破裂，会增大气体被油污染的风险。
发明内容
1.要解决的技术问题
基于高压隔膜压缩机，尤其是加氢站用高压隔膜压缩机，排气压力是从小到大持续增大的，采用传统溢油阀来控制油压，需要将溢油阀溢油压力设定为最高排气压力的1.1～1.15倍，导致压缩机在大部分工作时间内的油气压力差过大，不仅使压缩机功率增大，还会使膜片受力过大，影响膜片寿命，不利于压缩机的安全稳定运行的问题，本申请提供了一种高压隔膜压缩机用油气压随动阀及系统。
2.技术方案
为了达到上述的目的，本申请提供了一种高压隔膜压缩机用油气压随动阀，包括相互连接的阀盖和阀体，所述阀盖内设置有活塞，所述活塞一端与螺杆连接，所述活塞另一端设置于所述阀体中，所述螺杆通过所述阀盖，所述螺杆与电机连接，所述阀体与所述活塞另一端形成溢流腔，所述阀体上设置有阀芯，所述阀体与所述阀芯通过连接接头连接，所述阀芯内设置有溢油通道，所述溢油通道一端与堵塞组件一端连接，所述堵塞组件另一端与阀杆一端连接，所述阀杆设置于所述阀体内，所述阀杆另一端设置于所述活塞内，所述连接接头上设置有进油通道；所述阀体上设置有溢流口。
本申请提供的另一种实施方式为：所述活塞内设置有导向组件，所述导向组件与垫块连接，所述垫块与弹性部件连接。
本申请提供的另一种实施方式为：所述阀杆依次通过所述弹性部件和垫块，所述阀杆另一端设置于所述导向组件内。
本申请提供的另一种实施方式为：所述弹性部件为弹簧，所述堵塞组件为钢珠。
本申请提供的另一种实施方式为：所述连接接头与隔膜压缩机油缸连接，所述隔膜压缩机油缸中的隔膜压缩机油缸通过所述进油通道进入所述溢油通道。
本申请提供的另一种实施方式为：所述阀体与所述阀盖可拆卸连接。
本申请提供的另一种实施方式为：所述螺杆与限位器连接。
本申请提供的另一种实施方式为：所述活塞上设置有定位组件，所述定位组件与所述螺杆连接。
本申请还提供一种油气压随动控制系统，包括所述的高压隔膜压缩机用油气压随动阀。
本申请提供的另一种实施方式为：所述高压隔膜压缩机用油气压随动阀与隔膜压缩机连接，所述隔膜压缩机与压力变送器连接。
3.有益效果
与现有技术相比，本申请提供的高压隔膜压缩机用油气压随动阀及系统的有益效果在于：
本申请提供的高压隔膜压缩机用油气压随动阀，主要用于高压隔膜压缩机油气压伴随控制。
本申请提供的高压隔膜压缩机用油气压随动阀，采用一种新型的油气压力伴随控制方法，使得溢油压力随排气压力变化而变化，从而使金属膜片两侧压差保持在相对较低水平，有利于隔膜压缩机的安全稳定运行，减少故障率。
本申请提供的高压隔膜压缩机用油气压随动阀，针对高压隔膜压缩机溢油压力不易与排气压力随动变化的问题，提出一种新的控制方式，打破膜片式随动阀结构，由排气压力转换为的电信号控制电机，再由电机所驱动的螺柱对弹簧力进行控制，进而控制溢油压力。这种控制方法不采用膜片结构就可以实现液压油溢油压力与排气压力的随动，减小了系统的复杂性和故障率，同时排气压力转换为电信号对溢油压力进行控制，气体不会与油接触，完全没有气体被油污染的风险。
本申请提供的高压隔膜压缩机用油气压随动阀，可以实现油气压力伴随，溢油压力随排气压力变化而变化，使油气压差始终保持在较低水平，即可以降低能耗又可增大膜片寿命。
本申请提供的高压隔膜压缩机用油气压随动阀，油气无接触伴随，将排气压力转换为电信号对溢油压力进行控制，气与油无接触，消除了气被油污染的风险。
本申请提供的高压隔膜压缩机用油气压随动阀，随动阀中无膜片结构，无易损部件，不需频繁更换部件，同时该结构相对膜片式随动阀大大降低了故障率。
本申请提供的高压隔膜压缩机用油气压随动阀，随动阀中无膜片结构，则无需设置膜片破裂检测系统，减小系统复杂性。
附图说明
图1是本申请的高压隔膜压缩机用油气压随动阀结构示意图；
图2是本申请的油气压随动原理示意图。
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。
现在也有隔膜机厂家在使用膜片式随动阀，液压油液通过油口a进入膜片c的一侧，压缩气体通过进气口b进入膜片c的另一侧，当气体压力大于油液油口a油液压力时，膜片式随动阀中的膜片c被气体压力推至偏向油液的一方，油液持续从油口a进入，直至累计的液压力足以将膜片c推送至偏向气体的一方，压力维持在这个值，直至下一个工作循环。这种溢油阀结构可以实现溢油阀溢油压力随排气压力变化而变化。但现有技术中存在的问题是：膜片式随动阀中的膜片c两端作用着高压的气体和液压油，并且在两个力的大小差异变化下反复折动，易引起膜片c损坏，不仅膜片c需要采用特殊的材料制作，价格较高，并且经常需要更换膜片c，此外，一旦膜片c发生损坏，油液容易通过进气口b混入压缩气体中污染压缩气体。
相对于现有膜片式随动阀，在膜片两侧设置气压阀体和液压阀体。气压阀体内设置有气压活塞，液压阀体内设置有液压活塞，气压活塞和液压活塞分别抵接于膜片两侧且相对作用，所述的气压活塞分隔密封进气孔与气压腔，进油孔道包括依次联通的活塞孔、弹簧孔和进油口，活塞孔与液压腔连通，液压活塞分隔密封活塞孔与液压腔，弹簧孔孔壁上还设置有外接油箱的回油口，回油口与进油口连通，液压活塞上固定设置有用于连通或者封闭进油口和回油口的弹簧座，液压活塞上套设有用于挤压弹簧座的调压弹簧且调压弹簧挤压弹簧座实现弹簧座对于进油口和回油口之间连通的封闭。
参见图1～2，本申请提供一种高压隔膜压缩机用油气压随动阀，包括相互连接的阀盖18和阀体10，所述阀盖18内设置有活塞17，所述活塞17一端与螺杆19连接，所述活塞17另一端设置于所述阀体10中，所述螺杆19通过所述阀盖18，所述螺杆19与电机21连接，所述阀体10与所述活塞17另一端形成溢流腔23，所述阀体10上设置有阀芯11，所述阀体10与所述阀芯11通过连接接头9连接，所述阀芯11内设置有溢油通道，所述溢油通道一端与堵塞组件12一端连接，所述堵塞组件12另一端与阀杆13一端连接，所述阀杆13设置于所述阀体10内，所述阀杆13另一端设置于所述活塞17内，所述连接接头9上设置有进油通道24；所述阀体10上设置有溢流口22。
电机21由排气压力转换为的电信号对螺杆19的升降进行控制，电机21驱动螺杆19推动活塞17，螺杆19的位移变化通过活塞17、阀杆13作用在堵塞组件12上，将堵塞组件12紧压在阀芯11上，形成溢油压力。当进油通道24中的液压油压力高于溢油压力时，液压油顶开堵塞组件12，液压油溢流到溢流腔23，并经由溢流口22流出，使液压油压力不会继续升高超过溢油压力。
进一步地，所述活塞17内设置有导向组件16，所述导向组件16与垫块15连接，所述垫块15与弹性部件14连接。
螺杆19的位移变化通过活塞17及垫块15反映在弹性部件14上，弹性力则通过阀杆13作用在堵塞组件12上，将堵塞组件12紧压在阀芯11上，形成溢油压力。
其中受电机控制的螺杆19位移为x1，设弹性部件14力为零时的螺杆位移为零，阀芯11溢流通道面积为A2，弹性部件14的弹性系数为k，则溢油压力:
进一步地，所述阀杆13依次通过所述弹性部件14和垫块15，所述阀杆13另一端设置于所述导向组件16内。
进一步地，所述弹性部件14为弹簧，所述堵塞组件12为钢珠。
进一步地，所述连接接头9与隔膜压缩机油缸连接，所述隔膜压缩机油缸中的液压油通过所述进油通道24进入所述溢油通道。也就是进油通道24将溢油通道与隔膜压缩机油缸的油腔相连通。
进一步地，所述阀体与10所述阀盖18可拆卸连接。
进一步地，所述螺杆19与限位器20连接。限位器20用于限制螺杆19的最大位移量，防止溢油压力过高导致的安全问题。
进一步地，所述活塞17上设置有定位组件，所述定位组件与所述螺杆19连接。
本申请还提供一种油气压随动控制系统，包括所述的高压隔膜压缩机用油气压随动阀26。
进一步地，所述高压隔膜压缩机用油气压随动阀27与隔膜压缩机25连接，所述隔膜压缩机25与压力变送器26连接。压力变送器26采集排气压力并转换为电信号以控制高压隔膜压缩机用油气压随动阀27中的电机21，从而控制隔膜压缩机油压峰值。高压隔膜压缩机用油气压随动阀控制端X监测电机工作电流，防止电机在限位器20到达极限位置时空转。
参见图2，压力变送器26测得排气压力值并转成电信号传给高压隔膜压缩机用油气压随动阀控制端X，高压隔膜压缩机用油气压随动阀27根据排气压力的信号通过电机21控制螺杆19的位移量来调整溢油压力，从而实现隔膜压缩机液压油压力与排气压力随动。同时高压隔膜压缩机用油气压随动阀控制端还具有控制螺杆复位的功能：当监测到电机因限位器20到达极限位置时发生空转时，随动阀控制端发出复位信号，控制螺杆19位移归零并暂时切断压力变送器26的电信号，以此防止隔膜压缩机液压油压力过高。
本申请提供的高压隔膜压缩机用油气压随动阀，既能保证油气压力伴随，又不需要能加一套膜片系统，减小系统的复杂性，增加系统的安全稳定性。
实施例
高压隔膜压缩机用油气压随动阀27，简称随动阀，包括阀体10与阀盖18，阀体10与阀盖18可拆卸连接在一起，所述阀体10上设置有阀芯11，所述阀芯11中间有溢油通道，所述阀芯11与所述阀体10通过连接接头9压紧密封，所述连接接头9另一端紧固于隔膜压缩机油缸上，所述连接接头9内有进油通道24，与隔膜压缩机油腔相连通。所述阀盖18内设置有活塞17，所述阀盖18顶部开有供所述螺杆19通过的孔，所述活塞17上布置有用于定位所述螺杆19的结构。所述螺杆19通过所述活塞17将位移传导于弹簧即弹性部件14，将所述活塞17依次与垫块15，弹簧，阀杆13压紧。所述活塞17内设置有衬套即导向组件16，所述衬套为所述阀杆13导向。所述阀杆13端部设置有钢珠即堵塞组件12，所述螺杆19依次通过活塞17，垫块15，弹簧，阀杆13施加压力于所述钢珠上，所述钢珠被紧压于所述阀芯11的溢流通道上。所述钢珠另一侧受溢流通道中液压油的压力。所述螺杆19位移为x1，所述阀芯溢流通道面积为A2，弹簧的弹性系数为k，则顶开钢珠需要的压力为:
所述阀体10与所述活塞17中间构成溢流腔，当溢流通道中的油压达到溢流压力ph时，钢珠被顶开，高压油通过溢流通道溢流到所述溢流腔23内。所述阀体10上设置有溢流口22，所述溢流口22与所述溢流腔23相连通，所述溢流腔23内液压油漫过溢流口22后从溢流口22流出。
压力变送器26测得隔膜压缩机25排气压力值并转成电信号传给随动阀控制端，随动阀根据排气压力的信号通过电机21控制螺柱19的位移量来调整弹簧力，以此控制随动阀的溢油压力，从而实现隔膜压缩机液压油压力与排气压力随动。
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 (7)
1.一种高压隔膜压缩机用油气压随动阀，其特征在于：包括相互连接的阀盖和阀体，所述阀盖内设置有活塞，所述活塞一端与螺杆连接，所述活塞另一端设置于所述阀体中，所述螺杆通过所述阀盖，所述螺杆与电机连接，所述阀体与所述活塞另一端形成溢流腔，所述阀体上设置有阀芯，所述阀体与所述阀芯通过连接接头连接，所述阀芯内设置有溢油通道，所述溢油通道一端与堵塞组件一端连接，所述堵塞组件另一端与阀杆一端连接，所述阀杆设置于所述阀体内，所述阀杆另一端设置于所述活塞内，所述连接接头上设置有进油通道；所述阀体上设置有溢流口；所述电机驱动所述螺杆推动所述活塞，所述螺杆的位移变化通过所述活塞、所述阀杆作用在所述堵塞组件上，将所述堵塞组件紧压在所述阀芯上，形成溢油压力；当所述进油通道中的液压油压力高于溢油压力时，液压油顶开所述堵塞组件，液压油溢流到所述溢流腔，并经由所述溢流口流出，使液压油压力不会继续升高超过溢油压力；所述螺杆与限位器连接；由排气压力转换为的电信号控制电机，再由电机所驱动的螺杆对弹簧力进行控制，进而控制溢油压力，实现液压油溢油压力与排气压力的随动，减小了系统的复杂性和故障率，同时排气压力转换为电信号对溢油压力进行控制，气体不会与油接触，完全没有气体被油污染的风险；所述活塞内设置有导向组件，所述导向组件与垫块连接，所述垫块与弹性部件连接；所述阀杆依次通过所述弹性部件和垫块，所述阀杆另一端设置于所述导向组件内，所述弹性部件为弹簧。
2.如权利要求1所述的高压隔膜压缩机用油气压随动阀，其特征在于：所述堵塞组件为钢珠。
3.如权利要求1或者2所述的高压隔膜压缩机用油气压随动阀，其特征在于：所述连接接头与隔膜压缩机油缸连接，所述隔膜压缩机油缸中的液压油通过所述进油通道进入所述溢油通道。
4.如权利要求3所述的高压隔膜压缩机用油气压随动阀，其特征在于：所述阀体与所述阀盖可拆卸连接。
5.如权利要求3所述的高压隔膜压缩机用油气压随动阀，其特征在于：所述活塞上设置有定位组件，所述定位组件与所述螺杆连接。
6.一种油气压随动控制系统，其特征在于：包括权利要求1～5中任一项所述的高压隔膜压缩机用油气压随动阀。
7.如权利要求6所述的油气压随动控制系统，其特征在于：所述高压隔膜压缩机用油气压随动阀与隔膜压缩机连接，所述隔膜压缩机与压力变送器连接。
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