CN114658640A - 一种高压隔膜压缩机液压油温度控制结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高压隔膜压缩机液压油温度控制结构，涉及隔膜压缩机技术领域。通过动态调节液压油与外界的换热，精准控制液压油温度，既能避免油温过低带来的能耗增大，也能防止油温过高引起的液压油乳化，提高高压隔膜压缩机的效率和寿命。该高压隔膜压缩机液压油温度控制结构包括油侧膜头；油侧膜头内设有相互连通的油腔和油缸孔；油缸孔内设有活塞，活塞能够在油缸孔内往复运动；油腔与油缸孔之间设有安装腔，安装腔内设有油分配器；油侧膜头的外侧设有外部油管，外部油管的两端分别连通油腔和油缸孔；外部油管外设有强化换热装置。本申请用于提升高压隔膜压缩机的性能和可靠性。

Description

一种高压隔膜压缩机液压油温度控制结构

技术领域

本申请涉及隔膜压缩机技术领域，尤其涉及一种高压隔膜压缩机液压油温度控制结构。

背景技术

隔膜压缩机是靠活塞推动液压油进而驱动膜片挠曲变形实现压缩气体的。当隔膜压缩机应用于加氢站等高压环境时，液压油的压力一般会达到100MPa甚至更高。而隔膜压缩机中的液压油很难保证是纯净的，一般会混入部分微小气泡，并且气体在液压油中本身也有一定的溶解性。混有气体的液压油在压缩过程中会产生一定的热量，而且为保证压缩机结构的强度和刚度，隔膜压缩机的油腔壁厚设计的也都非常厚，液压油向外部的散热效果比较差。这就导致高压隔膜压缩机的液压油温度普遍过高，油压高于100MPa时，油温会达到100-110℃。液压油的适宜工作温度范围在20-60℃，长期处于高温环境会加速液压油的老化，降低液压油的粘度使泄漏增大，长期处于低温环境则会使液压油粘度提高，导致隔膜压缩机的能耗增加。同时，活塞长期处于高温液压油中，也会加速活塞环的老化，降低活塞环寿命，增大机器故障率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请的实施例提供一种高压隔膜压缩机液压油温度控制结构，能够通过动态调节液压油与外界的换热，精准控制液压油温度，提高高压隔膜压缩机的效率和寿命。

为了达到上述目的，本申请的实施例提供了一种高压隔膜压缩机液压油温度控制结构，包括油侧膜头；所述油侧膜头内设有相互连通的油腔和油缸孔；所述油缸孔内设有活塞，所述活塞能够在所述油缸孔内往复运动；所述油腔与所述油缸孔之间设有安装腔，所述安装腔内设有油分配器；所述油侧膜头的外侧设有外部油管，所述外部油管的两端分别连通所述油腔和所述油缸孔；所述外部油管外设有强化换热装置。

进一步地，所述外部油管上设有节流阀，所述油侧膜头上设有测温元件；所述测温元件用于检测所述油腔内的油温。

进一步地，所述高压隔膜压缩机液压油温度控制结构还包括控制单元；所述节流阀为自控阀；所述控制单元与所述节流阀和所述测温元件均电连接；所述控制单元能够根据所述测温元件测量的油温值，控制所述节流阀调节开度。

进一步地，所述外部油管通过第一油道连通所述油腔，通过第二油道连通所述油缸孔。

进一步地，所述强化换热装置为水套或翅片。

进一步地，所述油侧膜头内设有油缸套安装腔，所述油缸套安装腔内设有油缸套，所述油缸套与所述油侧膜头密封连接；所述油缸套的内孔形成所述油缸孔。

进一步地，所述油缸套与所述油侧膜头之间设有环腔，所述环腔用于容置冷却液；所述油侧膜头的侧壁上设有进水水道和排水水道。

进一步地，所述进水水道和所述排水水道位于所述油侧膜头的轴线的两侧，且所述进水水道靠近所述油侧膜头的下端设置，所述排水水道远离所述油侧膜头的下端设置。

进一步地，所述环腔的下部与所述油侧膜头的下端面齐平。

进一步地，所述油缸套的侧壁上设有加强筋，所述加强筋位于所述环腔内。

本申请相比现有技术具有以下有益效果：

1、本申请实施例通过在油腔和油缸孔的交界处设置油分配器，在油侧膜头外设置分别与油腔和油缸孔连通的外部油管，并在外部油管外设置强化换热装置，从而使油缸孔内的一部分液压油经过强化换热装置冷却后再进入油腔内，还在外部油管上设置节流阀，在油侧膜头上设置测温元件，由此，可以动态调节液压油与外界的换热，精准控制液压油温度，提高压缩机效率，延长压缩机的寿命。

2、本申请实施例中的液压油的温度不会过高，因此可以避免因其粘度降低而导致液压油泄漏过多的现象发生。

3、本申请实施例中的液压油温度不会过低，因此可以避免液压油粘度升高而导致的隔膜压缩机能耗增加。

4、本申请实施例在油侧膜头内设置用于容置冷却液的环腔，由此，不仅可以冷却油缸孔内的液压油，还能使油缸套得到充分的冷却，从而降低与油缸套直接接触的活塞环的温度，延长活塞环的寿命。

5、本申请实施例在油缸套的外侧设置加强筋，不仅可以增大油缸套的刚度，而且加强筋还能够起到翅片的作用，加强油缸套与冷却水之间的换热。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的结构示意图；

图2为本申请实施例上行程液压油流动示意图；

图3为本申请实施例下行程液压油流动示意图；

图4为本申请实施例中一种强化换热装置的结构示意图；

图5为本申请实施例中另一种强化换热装置的结构示意图；

图6为本申请实施例中油缸套与活塞和膜头组件的连接结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参照图1，本申请实施例提供了一种高压隔膜压缩机液压油温度控制结构，包括油侧膜头1，油侧膜头1内设有油腔11、安装腔13和油缸套安装孔16。油缸套安装孔16内设有油缸套6，油缸套6与油侧膜头1密封连接，油缸套6的内孔形成油缸孔12。油腔11和油缸孔12相互连通，安装腔13位于油腔11与油缸孔12之间，安装腔13内设有油分配器3。油缸孔12内设有活塞2，活塞2在压缩机动力机构的驱动下在油缸孔12内往复运动。

油侧膜头1的外侧设有外部油管4，油侧膜头1内设有第一油道14和第二油道15。外部油管4通过第一油道14连通油腔11，通过第二油道15连通油缸孔12。外部油管4外设有强化换热装置5。参照图4和图5，强化换热装置5可以为水套、翅片或其他换热装置。

活塞2向上运动时，活塞2推动油缸孔12内的液压油进入油腔11，油压升高驱动膜片变形压缩气体；活塞2向下运动时，油缸孔12内的油压降低，油腔11内的液压油回流到油缸孔12内。在液压油压缩过程中会产生热量，而油侧膜头1的壁厚非常厚，经过油侧膜头1的壁面向环境中散出的热量非常有限，积聚的热量会使液压油温度升高。本申请实施例中，由于油分配器3的节流作用，使得活塞2在做往复运动时油缸孔12与油腔11之间有一定的压力差，该压力差驱动一部分液压油流经外部油管4。

参照图2，活塞2在向上行程中，活塞2推动油缸孔12中的液压油流向油腔11，一部分液压油经油分配器3中的节流孔流入油腔11，另一部分依次经过第二油道15、外部油管4和第一油道14流入油腔。

参照图3，活塞2在向下行程中，油腔11内的液压油流向油缸孔12，一部分液压油经油分配器3中的节流孔流入油缸孔12，另一部分依次经过第一油道14、外部油管4和第二油道15流入油缸孔12。在每一行程中，经外部油管4流过的液压油被冷却然后和油腔11或油缸孔12内的液压油混合，控制整体液压油温度不高于60℃。需要说明的是图2和图3中的箭头均表示液压油的流向。

由于不同压力等级的隔膜压缩机液压油压缩产生的热量不同，所需的换热量也不同。压力等级越高，所需换热量越大，需要更多的液压油流经外部油管4进行冷却。改变油分配器3的节流孔大小和外部油管4、第一油道14和第二油道15的直径，均可调节流经外部油管4的液压油比例。具体的，油分配器3的节流孔越小，外部油管4、第一油道14和第二油道15的直径越大，则流经外部油管4的液压油越多，液压油的换热量越大。由于油温过低同样会导致液压油粘度过高影响压缩机正常工作，所以流经外部油管4的液压油占比也不宜过大，因此，油分配器3的节流孔、外部油管4、第一油道14和第二油道15的尺寸可以根据具体工况进行确定，此处不做限定。

由于同一型号的压缩机在变工况运行时，液压油所需的换热量不同。为精确控制变工况运行时的隔膜压缩机液压油温度，使其保持在适宜的温度范围。油侧膜头1靠近油腔11的位置还设有用于检测油腔11内的油温的测温元件8。具体的，测温元件8可以为温度计。外部油管4上还设有节流阀7。

当测温元件8测得油腔11内的油温较高时，增大节流阀7的开度，使更多的液压油流经外部油管4进行换热；当测温元件8测得油温较低时减小节流阀7的开度，使更少的液压油流经外部油管进行换热。

节流阀7可以为手动阀也可以为自控阀。当节流阀7为手动阀时，操作者可以根据测温元件8测得的油温值，手动调节节流阀7的开度。

当节流阀7为自控阀时，高压隔膜压缩机强化换热结构还包括控制单元(图中未示)。控制单元与节流阀7和测温元件8均电连接。控制单元能够根据测温元件8测量的油温值，控制节流阀7调节开度。由此可以实现自动化，进而减少操作者的工作强度。

继续参照图1和图6，由于液压油与油缸套6之间也有较大地接触面积，本申请实施例在油缸套6与油侧膜头1之间设置环腔17，环腔17用于容置冷却液以实现水套换热，冷却液可以为冷却水。油侧膜头1的侧壁上设有进水水道18和排水水道19。进水水道18和排水水道19位于油侧膜头1的轴线的左右两侧，且进水水道18位于低处，排水水道19位于高处，由此，可以使冷却水充分流动。

为了加工更方便，环腔17的下部与油侧膜头1的下端面齐平。由此，活塞2在油缸套6内做往复运动时，油缸套6外设置的环腔17内的冷却液能够有效较低活塞环21的温度，从而减小活塞环21的磨损速度，延长活塞2的寿命。

参照图6，油缸套6包括大端和小端，油缸套6的小端的侧壁与油缸套安装孔16的孔壁之间通过第一密封件13密封，油缸套6的大端的顶面与油侧膜头1的底面之间通过第二密封件14密封。

由于油缸套6形变较大时会导致活塞2与油缸套6之间的间隙增大而使密封失效，并且由于液压油的压力比较高，油缸套6也需要足够的刚度以抵抗形变。因此，本申请实施例在油缸套6外部设置加强筋61，加强筋61位于环腔17内。这样，既可以增大油缸套6的刚度，同时加强筋61还可以起到翅片的作用，加强油缸套6与冷却水之间的换热。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高压隔膜压缩机液压油温度控制结构，其特征在于，

包括油侧膜头；所述油侧膜头内设有相互连通的油腔和油缸孔；所述油缸孔内设有活塞，所述活塞能够在所述油缸孔内往复运动；所述油腔与所述油缸孔之间设有安装腔，所述安装腔内设有油分配器；所述油侧膜头的外侧设有外部油管，所述外部油管的两端分别连通所述油腔和所述油缸孔；所述外部油管外设有强化换热装置。

2.根据权利要求1所述的高压隔膜压缩机液压油温度控制结构，其特征在于，所述外部油管上设有节流阀，所述油侧膜头上设有测温元件；所述测温元件用于检测所述油腔内的油温。

3.根据权利要求2所述的高压隔膜压缩机液压油温度控制结构，其特征在于，还包括控制单元；所述节流阀为自控阀；所述控制单元与所述节流阀和所述测温元件均电连接；所述控制单元能够根据所述测温元件测量的油温值，控制所述节流阀调节开度。

4.根据权利要求1所述的高压隔膜压缩机液压油温度控制结构，其特征在于，所述外部油管通过第一油道连通所述油腔，通过第二油道连通所述油缸孔。

5.根据权利要求1所述的高压隔膜压缩机液压油温度控制结构，其特征在于，所述强化换热装置为水套或翅片。

6.根据权利要求1所述的高压隔膜压缩机液压油温度控制结构，其特征在于，所述油侧膜头内设有油缸套安装腔，所述油缸套安装腔内设有油缸套，所述油缸套与所述油侧膜头密封连接；所述油缸套的内孔形成所述油缸孔。

7.根据权利要求1所述的高压隔膜压缩机液压油温度控制结构，其特征在于，所述油缸套与所述油侧膜头之间设有环腔，所述环腔用于容置冷却液；所述油侧膜头的侧壁上设有进水水道和排水水道。

8.根据权利要求7所述的高压隔膜压缩机液压油温度控制结构，其特征在于，所述进水水道和所述排水水道位于所述油侧膜头的轴线的两侧，且所述进水水道靠近所述油侧膜头的下端设置，所述排水水道远离所述油侧膜头的下端设置。

9.根据权利要求7所述的高压隔膜压缩机液压油温度控制结构，其特征在于，所述环腔的下部与所述油侧膜头的下端面齐平。

10.根据权利要求7所述的高压隔膜压缩机液压油温度控制结构，其特征在于，所述油缸套的侧壁上设有加强筋，所述加强筋位于所述环腔内。

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