CN114934890B - 一种液压驱动压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压驱动压缩机，液压缸的缸体内部空间沿液压缸的轴向被分隔为第一缓冲腔、工作腔和第二缓冲腔，工作腔内滑动设有第一活塞，第一活塞上设有活塞杆，活塞杆穿过第一缓冲腔后伸出液压缸。气缸与液压缸间隔设置，气缸内滑动设有与活塞杆相连接的第二活塞。液压系统用于驱动第一活塞沿液压缸的轴向往复运动，以带动第二活塞将气缸内的气体压缩输出，在液压系统的作用下，第一缓冲腔能够减缓第一活塞朝向气缸运动的速度，第二缓冲腔能够减缓第一活塞背离气缸运动的速度。本发明的压缩机采用气缸与液压缸分体设计，借助第一缓冲腔和第二缓冲腔对第一活塞起到缓冲，降低第一活塞运动到止点的速度，避免碰撞。

Description

一种液压驱动压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种液压驱动压缩机。

背景技术

压缩机是通过压缩气体来提高气体压力的机械，根据压缩气体的方式不同，压缩机可分为容积式压缩机和动力式压缩机。其中，容积式压缩机可通过驱动活塞往复运动实现压缩气缸内的气体。

液体驱动压缩机是一种特殊类型的容积式压缩机，其活塞的往复运动是通过容积变化的往复泵驱动液压油流入或排除液压缸来实现的。因此，在往复运动过程中，活塞运动至液压缸的上下止点时往往速度过大，进而导致活塞与液压缸产生直接碰撞，造成零部件破坏。现有技术中一般是通过在液压缸内部一侧设置弹簧阻尼器以对往复运动的活塞起到缓冲作用，但弹簧结构的伸缩量有限，且对压力变化不敏感，仍存在缓冲效果差等问题，难以有效降低活塞运动至上下止点时的速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液压驱动压缩机，以克服现有技术的不足。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种液压驱动压缩机，包括：

液压缸，所述液压缸的缸体内部空间沿所述液压缸的轴向被分隔为第一缓冲腔、工作腔和第二缓冲腔，所述工作腔内滑动设置有第一活塞，所述第一活塞上设有活塞杆，所述活塞杆穿过所述第一缓冲腔后伸出所述液压缸；

气缸，所述气缸与所述液压缸间隔设置，所述气缸内滑动设置有第二活塞，所述第二活塞连接于所述活塞杆；

液压系统，被配置为驱动所述第一活塞沿所述液压缸的轴向往复运动，以带动所述第二活塞将所述气缸内的气体压缩输出，在所述液压系统的作用下，所述第一缓冲腔能够减缓所述第一活塞朝向所述气缸运动的速度，所述第二缓冲腔能够减缓所述第一活塞背离所述气缸运动的速度。

可选地，所述液压缸的内壁上设置有第一缓冲环，所述第一缓冲环位于所述第一缓冲腔与所述工作腔之间，所述第一活塞通过第一缓冲柱与所述活塞杆连接，所述第一缓冲柱能够插入所述第一缓冲环。

可选地，所述液压缸的内壁上设置有第二缓冲环，所述第二缓冲环位于所述工作腔与所述第二缓冲腔之间，所述第一活塞背离所述第一缓冲柱的端面上设置有第二缓冲柱，所述第二缓冲柱能够插入所述第二缓冲环。

可选地，所述液压系统包括分别连通于所述液压缸的往复泵和蓄能器，所述蓄能器通过控制阀组与所述往复泵相连通。

可选地，沿所述第一缓冲腔朝向所述第二缓冲腔的方向，所述第一活塞将所述工作腔依次分隔为第一工作腔和第二工作腔，所述蓄能器通过第一油路连通于所述第一工作腔，所述往复泵通过第二油路连通于所述第二工作腔。

可选地，所述液压系统还包括并联设置的第一单向阀和第一节流管路，所述第一单向阀和所述第一节流管路的一端通过第三油路连通于所述第一缓冲腔，所述第一单向阀和第一节流管路的另一端分别连通于所述蓄能器。

可选地，所述液压系统还包括并联设置的第二单向阀和第二节流管路，所述第二单向阀和所述第二节流管路的一端通过第四油路连通于所述第二缓冲腔，所述第二单向阀和所述第二节流管路的另一端分别连通于所述往复泵。

可选地，所述控制阀组包括并联设置的第三单向阀和溢流阀，所述第三单向阀和所述溢流阀的一端与所述第二油路连通，另一端分别与所述蓄能器连通。

可选地，所述第一活塞的外表面上设置有密封件，所述密封件夹设于所述第一活塞与所述液压缸的内壁之间。

可选地，所述气缸上设置有进气阀和排气阀。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的一种液压驱动压缩机，通过将液压缸设置为具有第一缓冲腔、工作腔和第二缓冲腔的结构，第一活塞沿液压缸的轴向往复运动于工作腔内，进而在液压系统的作用下，借助第一缓冲腔和第二缓冲腔内的液压油的压力对第一活塞起到缓冲作用。在第一活塞朝向气缸运动的过程中，当第一活塞运动至工作腔靠近第一缓冲腔的位置时，第一缓冲腔内液压油的压力能够对运动的第一活塞起到缓冲作用，降低第一活塞朝向气缸运动的速度；在第一活塞背离气缸运动的过程中，当第一活塞运动至工作腔靠近第二缓冲腔的位置时，第二缓冲腔内的液压油的压力能够对运动的第一活塞起到缓冲作用，降低第一活塞背离气缸运动的速度，从而避免第一活塞止动时与液压缸直接相撞。本发明的液压驱动压缩机采用将气缸与液压缸分体设计，通过对液压缸内部空间结构上的改进，以使第一活塞止动前就受到来自第一缓冲腔或第二缓冲腔的缓冲作用力，显著降低第一活塞运动到止点的速度，避免零部件的损耗，提高压缩机的工作平稳性和安全性。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种液压驱动压缩机的结构示意图。

图中：

1-液压缸；11-第一缓冲腔；12-工作腔；121-第一工作腔；122-第二工作腔；13-第二缓冲腔；

101-第一缓冲环；102-第二缓冲环；

2-气缸；21-进气阀；22-排气阀；

301-第一活塞；302-活塞杆；303-第二活塞；304-第一缓冲柱；305-第二缓冲柱；

41-往复泵；42-蓄能器；431-第一单向阀；432-第一节流管路；441-第二单向阀；442-第二节流管路；451-第三单向阀；452-溢流阀；

L1-第一油路；L2-第二油路；L3-第三油路；L4-第四油路。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，本实施例提供了一种液压驱动压缩机，包括液压缸1、气缸2和液压系统。液压缸1的缸体内部空间沿液压缸1的轴向被分隔为第一缓冲腔11、工作腔12和第二缓冲腔13，工作腔12内滑动设置有第一活塞301，第一活塞301上设有活塞杆302，活塞杆302穿过第一缓冲腔11后伸出液压缸1。第一活塞301与液压缸1同心装配，第一活塞301的外表面与液压缸1的内壁紧密滑动配合，保证第一活塞301两侧的液压油无泄漏。气缸2与液压缸1间隔设置，气缸2内滑动设置有第二活塞303，第二活塞303连接于活塞杆302。液压系统被配置为驱动第一活塞301沿液压缸1的轴向往复运动，以带动第二活塞303将气缸2内的气体压缩输出。在本实施例中，在液压系统的作用下，当第一活塞301沿液压缸1的轴向朝向气缸2运动时，能够借助液压系统向第一缓冲腔11内供给的液压油的压力减缓第一活塞301运动的速度，当第一活塞301沿液压缸1的轴向背离气缸2运动时，能够借助液压系统向第二缓冲腔13内供给的液压油的压力减缓第一活塞301运动的速度，以使第一活塞301止动时不会与液压缸1直接碰撞。

本实施例中的一种液压驱动压缩机，通过将液压缸1设置为具有第一缓冲腔11、工作腔12和第二缓冲腔13的结构，第一活塞301沿液压缸1的轴向往复运动于工作腔12内，进而在液压系统的作用下，借助第一缓冲腔11和第二缓冲腔13内的液压油的压力对第一活塞301起到缓冲作用。在第一活塞301朝向气缸2运动的过程中，当第一活塞301运动至工作腔12靠近第一缓冲腔11的位置时，第一缓冲腔11内液压油的压力能够对运动的第一活塞301起到缓冲作用，降低第一活塞301朝向气缸2运动的速度；在第一活塞301背离气缸2运动的过程中，当第一活塞301运动至工作腔12靠近第二缓冲腔13的位置时，第二缓冲腔13内的液压油的压力能够对运动的第一活塞301起到缓冲作用，降低第一活塞301背离气缸2运动的速度，从而避免第一活塞301止动时与液压缸1直接相撞。本发明的液压驱动压缩机采用将气缸2与液压缸1分体设计，通过对液压缸2内部空间结构上的改进，以使第一活塞301止动前就受到来自第一缓冲腔11或第二缓冲腔13的缓冲作用力，从而显著降低第一活塞301运动到止点的速度，有效提高了压缩机的工作平稳性和安全性，避免零部件的损耗。

可选地，本实施例中通过沿液压缸1的轴向，在液压缸1的内部间隔设置第一缓冲环101和第二缓冲环102以将液压缸1的内腔划分为第一缓冲腔11、工作腔12和第二缓冲腔13，活塞杆302的外径小于第一缓冲环101，第一活塞301的外径大于第一缓冲环101的内径和第二缓冲环102的内径。具体地，液压缸1的内壁上设置有第一缓冲环101，第一缓冲环101位于第一缓冲腔11与所述工作腔12之间，活塞杆302穿过第一缓冲环101和第一缓冲腔11后伸出液压缸1，以便与第二活塞303连接。第一活塞301通过第一缓冲柱304与活塞杆302连接，第一缓冲柱304的直径略小于第一缓冲环101的内径，使得第一活塞301朝向气缸2运动时，第一缓冲柱304能够插入第一缓冲环101内，且当第一缓冲柱304开始插入第一缓冲环101时，第一活塞301进入缓冲阶段。第一活塞301在第一缓冲环101和第一缓冲柱304的配合下，确保第一活塞301平稳且安全地止动。

可选地，液压缸1的内壁上设置有第二缓冲环102，第二缓冲102环位于工作腔12与第二缓冲腔13之间。第一活塞301远离第一缓冲柱304的端面上设置有第二缓冲柱305，第二缓冲柱305的外径略小于第二缓冲环102的内径，使得第一活塞301背离气缸2运动时，第二缓冲柱305能够插入第二缓冲环102，且当第二缓冲柱305开始插入第二缓冲环102时，第一活塞301进入缓冲阶段。第一活塞301在第二缓冲环102和第二缓冲柱305的配合下，确保第一活塞301平稳且安全地止动。

可选地，液压系统包括分别连通于液压缸1的往复泵41和蓄能器42，通过往复泵41和蓄能器42分别向液压缸1内部供给或排放液压油，以调节第一缓冲腔11、工作腔12和第三缓冲腔13的压力。本实施例中的往复泵41由曲柄连杆或凸轮机构驱动，在设定频率下往复运动，往复泵41的容积交替减小和增大，以使往复泵41向液压缸1内注入液压油和液压缸1内的液压油流入往复泵41交替进行，往复泵41的具体结构为现有技术，在此不再赘述。蓄能器42通过控制阀组与往复泵41相连通，保证往复泵41和液压缸1内的动态压力稳定，有利于第一活塞301在液压缸1内平稳运动。

可选地，沿第一缓冲腔11朝向第二缓冲腔13的方向，第一活塞32将工作腔12依次分隔为第一工作腔121和第二工作腔122。第一活塞301与第一缓冲环101之间的腔体为第一工作腔121，在第一缓冲柱304未伸入第一缓冲环101时，第一工作腔121与第一缓冲腔11连通，当第一活塞301沿液压缸1轴向朝向气缸2运动至第一缓冲柱304伸入第一缓冲环101时，第一工作腔121与第一缓冲腔11之间不连通。第一活塞301与第二缓冲环102之间的腔体为第二工作腔122，在第二缓冲柱305未伸入第二缓冲环102时，第二工作腔122与第二缓冲腔13连通，当第一活塞301沿液压缸1的轴向背离气缸2运动至第二缓冲柱305伸入第二缓冲环102时，第二工作腔122与第二缓冲腔13之间不连通。蓄能器42通过第一油路L1连通于第一工作腔121，往复泵41通过第二油路L2连通于第二工作腔122，通过蓄能器42为液压缸1提供稳定的背压，防止往复泵41供放油的过程中出现负压的现象。

可选地，液压系统还包括并联设置的第一单向阀431和第一节流管路432，第一单向阀431和第一节流管路432的一端通过第三油路L3连通于第一缓冲腔11，第一单向阀431和第一节流管路432的另一端分别连通于蓄能器42。在第一活塞301沿液压缸1的轴向背离气缸2运动时，蓄能器42能够通过第一单向阀431和第三油路L3向第一缓冲腔11中供油，配合第一油路L1供油为液压缸1提供稳定的背压。在第一活塞301沿液压缸1的轴向朝向气缸2运动时，第一缓冲腔11能够通过第三油路L3和第一节流管路432向蓄能器42放油，以防第一缓冲腔11内压力过大。

可选地，液压系统还包括并联设置的第二单向阀441和第二节流管路442，第二单向阀441和第二节流管路442的一端通过第四油路L4连通于第二缓冲腔13，第二单向阀441和第二节流管路442的另一端分别连通于往复泵41。在第一活塞301沿液压缸1的轴向朝向气缸2运动时，往复泵41能够通过第二单向阀441和第四油路L4向第二缓冲腔13内供油，配合第二油路L2供油来驱动第一活塞301运动。在第一活塞301沿液压缸1的轴向背离气缸2运动时，第二缓冲腔13能够通过第四油路L4和第二节流管路442向往复泵41放油，以防第二缓冲腔13内压力过大。

可选地，液压系统还包括并联设置的第三单向阀451和溢流阀452，第三单向阀451和溢流阀452的一端与第二油路L2连通，另一端分别与蓄能器42连通。第三单向阀451在第一活塞301背离气缸2运动时，蓄能器42能够通过第三单向阀451和第二油路L2向往复泵41和第二工作腔122内供油，防止往复泵41和液压缸1中产生负压。溢流阀452在第一活塞301朝向气缸2运动时，往复泵41能够通过溢流阀452向蓄能器42放油，以防往复泵41或第二工作腔122压力过大，保证第一活塞301朝向气缸1平稳运动。

可选地，第一活塞301的外表面上设置有密封件，密封件夹设于第一活塞301与液压缸1的内壁之间，保证第一活塞301两侧的液压油无泄漏，即第一工作腔121内的液压油与第二工作腔122内的液压油不会相互流动。

可选地，气缸2上设置有进气阀21和排气阀22，进气阀21用于向气缸2内充入低压气体。第一活塞301朝向气缸2运动时，通过活塞杆302带动第二活塞303运动，以使气缸2内先进行压缩过程，然后排气阀22开启，向外排出气缸2内的高压气体；第一活塞301背离气缸运动时，通过活塞杆302带动第二活塞303运动，以使气缸2内先进行膨胀过程，然后进气阀21开启，气缸2内吸入低压气体。

本实施例中的液压驱动压缩机的单工作周期分为四个阶段，分别为上升运动阶段、上升缓冲阶段、下降运动阶段和下降缓冲阶段。以第二缓冲柱305位于第二缓冲环102中为初始位置，第一活塞301开始运动，先进行上升运动阶段，即第一活塞301沿液压缸1的轴向朝向气缸2运动，当第一缓冲柱304开始插入上第一缓冲环101时，进入上升缓冲阶段，即第一活塞301继续朝向气缸2运动，但运动速度减缓；当第一活塞301运动到最高点稳定后，由于第二工作腔122和第二缓冲腔13压力降低，开始进入下降运动阶段；当第二缓冲柱305开始插入第二缓冲环102时，进入下降缓冲阶段，直至第一活塞301下降到最低点并稳定。

具体地，在上升运动阶段中，由于往复泵41的容积减小，往复泵41的液压油从第二油路L2与第四油路L4进入液压缸2内，即往复泵41的液压油从第二油路L2进入第二工作腔122，往复泵41的液压油从第二单向阀441和第四油路L4进入第二缓冲腔13；同时，液压缸1的第一工作腔121内的液压油由第一油路L1排出至蓄能器42内。第一活塞301继续沿液压缸1的轴向朝向气缸2运动，进入上升缓冲阶段，第一缓冲柱304开始插入第一缓冲环101，从而第一缓冲腔11内的液压油不能通过第一油路L1排至蓄能器42，只能通过第一节流管路432排至蓄能器42，使得第一缓冲腔11的压力增大，对第一活塞301朝向气缸1运动起到缓冲作用，防止第一活塞301与液压缸1直接相撞。同时，当第二工作腔122的压力大于溢流阀452的设定压力时，往复泵41的液压油从溢流阀452进入蓄能器42，防止第二工作腔122的压力过大，保证第一活塞301朝向气缸平稳运动。

具体地，在下降运动阶段中，由于往复泵41的容积增大，液压缸1第二工作腔122内的液压油从第二油路L2排至往复泵41内；同时，蓄能器42内的液压油从第一油路L1和第三油路L3流入液压缸1内，即蓄能器42内的液压油从第一油路L1流入第一工作腔121，蓄能器42内的液压油从第三油路L3流入第一缓冲腔11。第一活塞301继续沿液压缸1的轴向背离气缸2运动，进入下降缓冲阶段，第二缓冲柱305开始插入第二缓冲环102，第二缓冲腔13的液压油不能通过第二油路L2排至往复泵41，只能通过第二节流管路442排至往复泵41，使得第二缓冲腔13的压力增大，对第一活塞301背离气缸2运动起到缓冲作用，防止第一活塞301与液压缸1直接相撞。可选地，往复泵41内的压力降低，当往复泵41的压力小于蓄能器42的压力时，蓄能器42的液压油从第三单向阀451进入往复泵41。可选地，当第二工作腔122中的液压油不足时，蓄能器42内的液压油可从第三单向阀451补入第二工作腔122内，防止往复泵41和液压缸1中产生负压。

Claims (6)

1.一种液压驱动压缩机，其特征在于，包括：

液压缸（1），所述液压缸（1）的缸体内部空间沿所述液压缸（1）的轴向被分隔为第一缓冲腔（11）、工作腔（12）和第二缓冲腔（13），所述工作腔（12）内滑动设置有第一活塞（301），所述第一活塞（301）上设有活塞杆（302），所述活塞杆（302）穿过所述第一缓冲腔（11）后伸出所述液压缸（1）；气缸（2），所述气缸（2）与所述液压缸（1）间隔设置，所述气缸（2）内滑动设置有第二活塞（303），所述第二活塞（303）连接于所述活塞杆（302）；

液压系统，被配置为驱动所述第一活塞（301）沿所述液压缸（1）的轴向往复运动，以带动所述第二活塞（303）将所述气缸（2）内的气体压缩输出，在所述液压系统的作用下，所述第一缓冲腔（11）能够减缓所述第一活塞（301）朝向所述气缸（2）运动的速度，所述第二缓冲腔（13）能够减缓所述第一活塞（301）背离所述气缸（2）运动的速度，所述液压缸（1）的内壁上设置有第一缓冲环（101），所述第一缓冲环（101）位于所述第一缓冲腔（11）与所述工作腔（12）之间，所述第一活塞（301）通过第一缓冲柱（304）与所述活塞杆（302）连接，所述第一缓冲柱（304）能够插入所述第一缓冲环（101），所述液压缸（1）的内壁上设置有第二缓冲环（102），所述第二缓冲环（102）位于所述工作腔（12）与所述第二缓冲腔（13）之间，所述第一活塞（301）背离所述第一缓冲柱（304）的端面上设置有第二缓冲柱（305），所述第二缓冲柱（305）能够插入所述第二缓冲环（102），所述液压系统（4）包括分别连通于所述液压缸（1）的往复泵（41）和蓄能器（42），所述蓄能器（42）通过控制阀组与所述往复泵（41）相连通，沿所述第一缓冲腔（11）朝向所述第二缓冲腔（13）的方向，所述第一活塞（301）将所述工作腔（12）依次分隔为第一工作腔（121）和第二工作腔（122），所述往复泵（41）通过第二油路（L2）连通于所述第二工作腔（122），所述控制阀组包括并联设置的第三单向阀（451）和溢流阀（452），所述第三单向阀（451）和所述溢流阀（452）的一端与所述第二油路（L2）连通，另一端分别与所述蓄能器（42）连通。

2.根据权利要求1所述的一种液压驱动压缩机，其特征在于，所述蓄能器（42）通过第一油路（L1）连通于所述第一工作腔（121）。

3.根据权利要求2所述的一种液压驱动压缩机，其特征在于，所述液压系统还包括并联设置的第一单向阀（431）和第一节流管路（432），所述第一单向阀（431）和所述第一节流管路（432）的一端通过第三油路（L3）连通于所述第一缓冲腔（11），所述第一单向阀（431）和第一节流管路（432）的另一端分别连通于所述蓄能器（42）。

4.根据权利要求2所述的一种液压驱动压缩机，其特征在于，所述液压系统还包括并联设置的第二单向阀（441）和第二节流管路（442），所述第二单向阀（441）和所述第二节流管路（442）的一端通过第四油路（L4）连通于所述第二缓冲腔（13），所述第二单向阀（441）和所述第二节流管路（442）的另一端分别连通于所述往复泵（41）。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种液压驱动压缩机，其特征在于，所述第一活塞（301）的外表面上设置有密封件，所述密封件设置在所述第一活塞（301）与所述液压缸（1）的内壁之间。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种液压驱动压缩机，其特征在于，所述气缸（2）上设置有进气阀（21）和排气阀（22）。