CN114576140A - 一种循环补液式压缩系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及压缩机技术领域，特别是涉及一种循环补液式压缩系统，包括：压缩机，所述压缩机包括机身以及设置在其内部的压缩系统，所述压缩系统包括：十字头以及与其连接的压缩件，所述十字头和压缩件均滑动地设置在所述机身内；曲柄连杆机构，与所述十字头转动连接，用于驱动所述十字头作往复运动；液体活塞，设置在所述压缩件远离所述十字头的端面上；入口和出口，均设置在所述机身上。本方案采用将液体活塞的液体直接喷入压缩机内的方式与气体换热，控制压缩过程中的气体温度，冷却效果好，不但令压缩过程更接近等温压缩、等温效率高、功耗小，而且还可省略级间冷却器，大幅简化系统流程。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，特别是涉及一种循环补液式压缩系统。
背景技术
往复压缩机作为通用设备之一，被广泛应用于制冷空调、空气动力、石油化工及天然气等各个工业领域。根据应用场景不同，往复压缩机需适应不同的要求。
其中液驱活塞压缩机因其采用液压驱动方式，具有启停方便的优点，而被广泛应用。但其活塞与机身的密封处为干摩擦，密封件的可靠性难以保证，也无法避免泄漏，会产生气体浪费并且存在较大安全风险。同时液压传动效率较低，活塞往复频次低、能耗大、占地大。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种循环补液式压缩系统，用于解决现有技术中压缩机液压传动效率较低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种循环补液式压缩系统，包括：
压缩机，所述压缩机包括机身以及设置在其内部的压缩系统，所述压缩系统包括：十字头以及与其连接的压缩件，所述十字头和压缩件均滑动地设置在所述机身内；曲柄连杆机构，与所述十字头转动连接，用于驱动所述十字头作往复运动；液体活塞，设置在所述压缩件远离所述十字头的端面上；入口和出口，均设置在所述机身上；喷液阀，设置在所述机身上，用于向机身内喷液；
分离器和冷却器，所述冷却器的第一端通过所述出口与所述机身连通，所述冷却器的第二端与所述分离器的第一端连通，所述分离器的第二端通过所述喷液阀与所述机身连通。
可选地，所述压缩件包括固体活塞或柱塞。
可选地，所述压缩件的外侧壁与所述机身的内侧壁之间设置有压缩件密封。
可选地，所述压缩件的外侧壁与所述机身的内侧壁之间设置有导向环和储油槽。
可选地，所述曲柄连杆机构包括曲柄以及连杆，所述曲柄的第一端转动连接在所述机身内，所述曲柄的第二端与所述连杆的第一端转动连接，所述连杆的第二端与所述十字头转动连接。
可选地，所述十字头的外侧壁与所述机身的内侧壁之间设置有十字头密封。
可选地，所述压缩系统的数量为多个，各个所述压缩系统之间分别串联或并联连通，并且所述分离器的第二端分别通过各个所述喷液阀与对应的各个所述机身连通。
可选地，所述液体活塞包括离子液、水、硫酸、润滑油和/或乳化液。
可选地，所述压缩系统还包括排气阀和进气阀，所述机身包括气缸以及与其连通的曲轴箱，所述排气阀、进气阀、入口以及出口均设置在所述气缸上，所述压缩件滑动地设置在所述气缸内，所述十字头滑动地设置在所述曲轴箱内。
可选地，所述喷液阀设置在所述入口内。
如上所述，本发明的一种循环补液式压缩系统，具有以下有益效果：
本方案中的压缩机结合了无油活塞压缩机和循环补液式压缩系统的优势，采用曲柄连杆机构的传动方式，机械传动效率高，利用不易挥发的液体活塞来压缩气体，保证被压缩气体的纯净度以及动、静密封的高可靠性。由于气缸中液体活塞的存在显著改善了压缩件与机身之间的密封效果，而且液体活塞对压缩件和机身之间有润滑作用，大幅提升了压缩件的寿命。从而解决了传统无油润滑压缩机泄漏及易损件寿命短两大技术难题，可以达到更高的排气压力，可靠性更高。
本方案还采用将液体活塞的液体直接喷入压缩机内的方式与气体换热，控制压缩过程中的气体温度，冷却效果好，不但令压缩过程更接近等温压缩、等温效率高、功耗小，而且还可省略级间冷却器，大幅简化系统流程。
附图说明
图1为本发明实施例的实施例一指定过程补液的结构示意图；
图2为本发明实施例的实施例一入口补液的结构示意图；
图3为本发明实施例的实施例二指定过程补液的的结构示意图；
图4为本发明实施例的实施例二入口补液的结构示意图；
图5为本发明实施例的实施例一压缩件与气缸之间的结构示意图；
图6为本发明实施例的实施例二压缩件与气缸之间的结构示意图；
图7为本发明实施例的实施例三的并联结构示意图；
图8为本发明实施例的实施例三的串联结构示意图。
零件标号说明
1-曲轴箱；2-曲柄；3-连杆；4-十字头；5-十字头密封；6-气缸；7-压缩件；8-液体活塞；9-排气阀；10-进气阀；11-压缩件密封；12-导向环；13-储油槽；14-入口；15-出口；16-冷却器；17-分离器；18-喷液阀；19-驱动机。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例一
如图1所示，实施例一为单缸活塞式液体活塞压缩机构成的循环补液式压缩系统，适用于大流量中高压工况。本实施例包括压缩机、驱动机、分离器17以及冷却器16。驱动机用于驱动压缩机运行。压缩机包括机身以及设置在其内部的压缩系统，机身包括气缸6以及连通在气缸6底部的曲轴箱1。压缩系统包括：十字头4以及连接在十字头4上端面的压缩件7，本实施例中压缩件7为活塞，十字头4和压缩件7均可滑动地设置在气缸6内；曲柄连杆机构，用于驱动十字头4做上下的往复运动，包括曲柄2和连杆3，曲柄2的下端转动连接在曲轴箱1内，曲柄2的上端与连杆3的下端转动连接，连杆3的上端转动连接在十字头4上；液体活塞8，设置在压缩件7的上端面上，并且流入压缩件7与气缸6的间隙中；排气阀9、进气阀10、入口14以及出口15，均设置在气缸6的顶部，并且压缩机能够通过入口进气，通过出口将气排出。排气阀9用于自动控制排气，进气阀10用于自动控制进气，排气阀9和进气阀10均为单向阀。
冷却器16的左端通过工艺气管线与出口15连通，右端通过工艺气管线与分离器17连通。分离器17的右端通过补液管线与喷液阀18连通，顶部与后续工艺管线连通。压缩机中的压缩气体携带少量液体活塞8的液体从出口15处排出，并通过工艺气管线经过冷却器16冷却后进入分离器17中。并且气体从分离器17的顶部排出到下游工艺管线，液体活塞8的液体从分离器17的右端经补液管线到达喷液阀18，再次从喷液阀18喷入压缩机内，冷却压缩机内气体。以上喷液方式为控制压缩机在其工作时的指定过程喷入气缸6，被高压气体携带的液体经冷却、收集再补充到压缩过程中，循环利用。
十字头4的外侧壁与曲轴箱的内侧壁之间设置有十字头密封5，十字头密封5为十字头密封圈，套设在十字头5上，用于避免液体活塞8从上方流入曲轴箱1内，也避免液体活塞8与机身内的润滑油混合，若液体活塞的液体与机身内的润滑油为同一液体，十字头可不设密封。
压缩件7的外侧壁下部与气缸6的内侧壁之间设置有压缩件密封11，在本实施例中压缩件密封11为活塞密封圈，套设在压缩件7的下部。压缩件密封11的作用为将压缩件7与气缸6之间密封，也避免液体活塞8从上方流入曲轴箱1内。
如图5所示，压缩件7的外侧壁与气缸6的内侧壁之间还设置有导向环12、储油槽13，导向环12套设在压缩件7上并设置在压缩件密封11的上方。储油槽13开设在压缩件7上，并且储油槽1在导向环12上方。导向环14和储油槽13能够辅助压缩件密封11提高压缩件密封11的可靠性。
液体活塞8包括离子液、水、硫酸、润滑油和乳化等饱和蒸汽压极低的液体或对后续流程没有影响的液体。利用不易挥发的液体活塞8来压缩气体，能够保证被压缩气体的纯净度和动、静密封的高可靠性。
如图2所示，喷液阀18还可设置在压缩机左侧的入口14内，液体在压缩机入口14补充，被高压气体携带的液体经冷却、收集再补充到压缩过程中，循环利用。
实施例二
如图3和图6所示，实施例二为单缸柱塞式液体活塞压缩机构成的循环补液式压缩系统，在包含实施例一所有的技术特征前提下，与实施例一的不同处在于：本实施例压缩机中的压缩件7为柱塞，柱塞的密封效果更好，适用于中小流量高压超高压工况。储油槽13设置在气缸6的内侧壁上。
如图4所示，喷液阀18还可设置在压缩机左侧的入口14内，液体在压缩机入口14补充，高压气体携带的液体经冷却、收集再补充到压缩过程中，循环利用。
实施例三
如图7和图8所示，实施例三为多缸柱塞式液体活塞压缩机构成的循环补液式压缩系统，在包含实施例二所有的技术特征前提下，与实施例二的不同之处在于：机身内设置有多个压缩系统，并且各个压缩系统串联或并联连通。
如图7所示，为各个压缩系统并联的结构，分离器17的右端分别与各个喷液阀18连通。冷却器16的左端分别与最右侧的两个压缩系统的出口15连通。
如图8所示，为各个压缩系统串联的结构，分离器17的右端分别与各个喷液阀18连通。冷却器16的左端与最右侧的压缩系统的出口15连通。
本实施例的多缸并联或和串联可以适应不同的流量和压力要求，以适应宽泛的进排气压力变化。
如上所述，本实施例的一种循环补液式压缩系统，具有以下有益效果：
本方案结合了无油活塞压缩机和液体活塞压缩机的优势，采用曲柄连杆机构的传动方式，机械传动效率高，利用不易挥发的液体活塞8来压缩气体，保证被压缩气体的纯净度和动、静密封的高可靠性。由于气缸6中液体活塞8的存在显著改善了压缩件7与机身之间的密封效果，而且液体活塞8对压缩件7和机身之间有润滑作用，大幅提升了压缩7件的寿命。从而解决了传统无油润滑压缩机泄漏及易损件寿命短两大技术难题，可以达到更高的排气压力，可靠性更高。
本方案还采用将液体活塞8的液体直接喷入压缩机内的方式与气体换热，控制压缩过程中的气体温度，冷却效果好，不但令压缩过程更接近等温压缩、等温效率高、功耗小，而且还可省略级间冷却器，大幅简化系统流程。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种循环补液式压缩系统，其特征在于，包括：
压缩机，所述压缩机包括机身以及设置在其内部的压缩系统，所述压缩系统包括：十字头以及与其连接的压缩件，所述十字头和压缩件均滑动地设置在所述机身内；曲柄连杆机构，与所述十字头转动连接，用于驱动所述十字头作往复运动；液体活塞，设置在所述压缩件远离所述十字头的端面上；入口和出口，均设置在所述机身上；喷液阀，设置在所述机身上，用于向机身内喷液；
分离器和冷却器，所述冷却器的第一端通过所述出口与所述机身连通，所述冷却器的第二端与所述分离器的第一端连通，所述分离器的第二端通过所述喷液阀与所述机身连通。
2.根据权利要求1所述的循环补液式压缩系统，其特征在于：所述压缩件包括固体活塞或柱塞。
3.根据权利要求1所述的循环补液式压缩系统，其特征在于：所述压缩件的外侧壁与所述机身的内侧壁之间设置有压缩件密封。
4.根据权利要求1所述的循环补液式压缩系统，其特征在于：所述压缩件的外侧壁与所述机身的内侧壁之间设置有导向环和储油槽。
5.根据权利要求1所述的循环补液式压缩系统，其特征在于：所述曲柄连杆机构包括曲柄以及连杆，所述曲柄的第一端转动连接在所述机身内，所述曲柄的第二端与所述连杆的第一端转动连接，所述连杆的第二端与所述十字头转动连接。
6.根据权利要求1所述的循环补液式压缩系统，其特征在于：所述十字头的外侧壁与所述机身的内侧壁之间设置有十字头密封。
7.根据权利要求1所述的循环补液式压缩系统，其特征在于：所述压缩系统的数量为多个，各个所述压缩系统之间分别串联或并联连通，并且所述分离器的第二端分别通过各个所述喷液阀与对应的各个所述机身连通。
8.根据权利要求1所述的循环补液式压缩系统，其特征在于：所述液体活塞包括离子液、水、硫酸、润滑油和/或乳化液。
9.根据权利要求1所述的循环补液式压缩系统，其特征在于：所述压缩系统还包括排气阀和进气阀，所述机身包括气缸以及与其连通的曲轴箱，所述排气阀、进气阀、入口以及出口均设置在所述气缸上，所述压缩件滑动地设置在所述气缸内，所述十字头滑动地设置在所述曲轴箱内。
10.根据权利要求1所述的循环补液式压缩系统，其特征在于：所述喷液阀设置在所述入口内。
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