CN115654144A

CN115654144A - 一种自控旁通隔膜压缩机溢油阀

Info

Publication number: CN115654144A
Application number: CN202211175819.2A
Authority: CN
Inventors: 贾晓晗; 任省栋; 张佳侗; 彭学院
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2022-09-26
Filing date: 2022-09-26
Publication date: 2023-01-31

Abstract

本申请公开了一种自控旁通隔膜压缩机溢油阀，涉及隔膜压缩机技术领域。不仅可以实现启动阶段溢油阀旁通，有利于压缩机的轻载启动和全自动控制，而且可以实现溢油压力与排气压力的随动。该溢流阀包括阀盖、阀体和阀座；阀盖与阀体之间形成内部设有弹簧的隔离腔；阀座内限制出阀杆腔；阀杆腔的壁面上设有高压油通道和溢流通道；阀杆的阀头密封抵接高压油通道的出口处，阀尾伸出阀杆伸出孔后与弹簧的下端抵接；阀头端与阀座之间形成溢流腔；高压油通道的入口连通隔膜压缩机的油腔；密封段的直径大于阀杆的阀头的直径；密封段将阀杆腔分隔为气腔和溢流腔；环形凸起将气腔分隔为与压缩气源连通的第一气腔和第二气腔。本申请用于提升溢油阀的性能。

Description

一种自控旁通隔膜压缩机溢油阀

技术领域

本申请涉及隔膜压缩机技术领域，尤其涉及一种自控旁通隔膜压缩机溢油阀。

背景技术

隔膜压缩机是一种容积式压缩机，由于其密封性能好、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。

由于隔膜压缩机是由油活塞推动液压油驱动膜片实现工质压缩，工作过程中，液压油不可避免地会从活塞泄漏，因此，隔膜压缩机通常都会配备补油管路给油腔内补油。但是，因为补油量很难和漏油量刚好相同，一般会稍大于漏油量，所以对于隔膜压缩机的任一工作行程，经过补油后，油腔内的油量会稍大。当膜片贴到上止板时，油活塞还在驱动液压油压缩，因为油的可压缩性比较小，油压会突增，所以油腔上还要配备溢油阀使多余的油溢出并通过溢油阀控制油压。

同时，当隔膜压缩机停机时间较长时，油腔内会有大量的油泄漏并存有大量空气，此时如果直接启动工作会导致空气混入油中，不利于系统的稳定。因此，隔膜压缩机油腔需增设溢油旁通通路，在启动前通过旁通通路将油腔中的空气排出，同时也使压缩机在启动阶段没有油压负载。

另外，某些用于排气压力变化的隔膜压缩机的溢油压力要随着排气压力变化进行调整，这就需要溢油阀的溢油压力可以随排气压力调节。

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自控旁通隔膜压缩机溢油阀，不仅可以实现启动阶段溢油阀旁通，有利于压缩机的轻载启动和全自动控制，而且可以实现溢油压力与排气压力的随动。

为了达到上述目的，本申请的实施例提供了一种自控旁通隔膜压缩机溢油阀，包括由上至下依次串接的阀盖、阀体和阀座；所述阀盖的下端与所述阀体的上端之间形成隔离腔；所述隔离腔内设有弹簧；所述阀体的下端设有阀杆伸出孔；所述阀座内限制出台阶状的阀杆腔；所述阀杆腔的底壁上设有高压油通道，所述阀杆腔的侧壁上设有溢流通道；所述阀杆腔内设有阀杆；所述阀杆包括由下至上依次设置的阀头、密封段、环形凸起和阀尾；所述阀杆的阀头密封抵接高压油通道的出口处，所述阀杆的阀尾伸出所述阀杆伸出孔后与所述弹簧的下端抵接；所述阀杆的阀头端与所述阀座之间形成溢流腔；所述溢流通道与所述溢流腔连通；所述高压油通道的入口用于连通隔膜压缩机的油腔；所述阀杆缩回时，所述高压油通道的出口连通所述溢流腔；所述密封段的直径大于所述阀杆的阀头的直径；所述密封段将所述阀杆腔分隔为气腔和所述溢流腔；所述环形凸起将所述气腔分隔为第一气腔和第二气腔，所述第一气腔和所述第二气腔均与压缩气源连通。

进一步地，所述阀盖的上端还设有高压气腔；所述高压气腔的一端滑动连接气活塞，另一端用于连通隔膜压缩机的排气管路。

进一步地，所述高压气腔的通流面积为所述高压油通道的通流面积的1.1～1.2倍。

进一步地，所述隔离腔内还设有下弹簧座；所述气活塞包括活塞部分和设置在所述活塞部分下端的上弹簧座部分；所述活塞部分位于所述高压气腔内，所述上弹簧座部分位于所述隔离腔内；所述弹簧的两端分别抵接所述上弹簧座部分和所述下弹簧座；所述阀杆的阀尾伸出所述阀杆伸出孔后与所述下弹簧座的下端抵接。

进一步地，所述隔离腔的侧壁上设有保护气体入口和放空口，所述保护气体入口与外部氮气源连通；所述放空口与放空管连通。

进一步地，所述阀体与所述阀盖和所述阀座均通过螺纹连接。

进一步地，所述高压气腔的孔壁与所述气活塞之间设有第一密封件；所述阀杆伸出孔的孔壁与所述阀杆的阀尾端之间设有第二密封件；所述阀杆腔的侧壁与所述密封段之间设有第三密封件；所述阀杆腔的侧壁与所述环形凸起之间设有第四密封件；所述第一密封件、所述第二密封件、所述第三密封件、所述第四密封件均采用活塞环式密封件或填函形式密封件。

本申请相比现有技术具有以下有益效果：

1、本申请实施例采用阀杆将阀杆腔分隔为第一气腔、第二气腔和溢流腔，使第一气腔和第二气腔与压缩气源连通，使溢流腔与隔膜压缩机的油腔连通，并在阀盖阀体之间形成的隔离腔内设置能够阻止阀杆远离阀座的弹簧，由此，在压缩机启动阶段，由于压缩机的排气压力为零，向第一气腔中通入压缩气体后，气压可以将阀杆顶起，阀杆的阀头与阀座脱离，高压油通道与溢流腔连通，溢油阀处于旁通状态，油腔内油压处于常压状态，此时，压缩机启动时不带负载，并能顺利排出油腔中的气泡。压缩机启动完成后，卸掉第一气腔中的气压，并向第二气腔中通入压缩气体，第二气腔中的气体对阀杆施加向下的力，使油压具有一定的初始负载，以保证压缩机能正常地进入工作状态，由此，可以实现启动阶段溢油阀旁通，有利于压缩机的轻载启动，并且该旁通操作可以自动控制。

2、本申请实施例在阀盖的上端设置高压气腔，高压气腔的一端连通压缩机的排气管路，另一端滑动连接气活塞，阀盖集成了阀盖与气缸的功能，气活塞集成了活塞与弹簧座的功能，由此，可以根据压缩机的排气管路的压力自动调整弹簧作用在阀杆上的压力，从而实现溢油压力与排气压力的随动。

3、本申请实施例通过在溢流腔与高压气腔之间设置第一气腔、第二气腔和隔离腔，使得排气与油之间形成多个相互隔离的腔室，确保液压油不会污染被压缩气体。

4、本申请实施例通过在隔离腔内充保护气体，从而对易燃易爆气体的泄漏起到保护作用。

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为本申请实施例自控旁通隔膜压缩机溢油阀的结构示意图。

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自控旁通隔膜压缩机溢油阀，包括阀盖1、阀体2、阀座3和阀杆4。阀盖1的下端依次串接阀体2和阀座3。

阀盖1的上端设有高压气腔a，阀盖1的下端与阀体2的上端之间通过螺纹连接，且两者之间形成隔离腔b。高压气腔a与隔离腔b连通。高压气腔a的上端连通隔膜压缩机的排气管路，高压气腔a的下端滑动连接气活塞5。

气活塞5包括活塞部分51和设置在活塞部分51下端的上弹簧座部分52。活塞部分51位于高压气腔a内，并可沿高压气腔a的轴向往复运动。上弹簧座部分52位于隔离腔b内。活塞部分51与高压气腔a的侧壁之间设有第一密封件10。第一密封件10能够分隔高压气腔a和隔离腔b。第一密封件10可以为活塞环式密封件或填函形式密封件。

隔离腔b内设有弹簧6和下弹簧座7，弹簧6的两端分别抵接上弹簧座部分52和下弹簧座7。隔离腔b的侧壁上设有保护气体入口b1和放空口b2。具体的，保护气体入口b1和放空口b2均设置在阀体2上，且保护气体入口b1与外部氮气源连通，放空口b2与放空管连通。

对于高排气压力的隔膜压缩机，第一密封件10无法保证完全无泄漏，会有微量的气体泄漏至隔离腔b。当压缩介质是易燃易爆气体时，通过保护气体入口b1向隔离腔b内通入保护气体，如氮气。放空口b2与放空管连通，使泄漏的气体可以排入放空管。

阀体2与阀座3之间也通过螺纹连接。阀体2的下端设有阀杆伸出孔21。阀座3内限制出台阶状的阀杆腔c。阀杆腔c的底壁上设有高压油通道c1，阀杆4位于阀杆腔c内。高压气腔a的通流面积为高压油通道c1的通流面积的1.1～1.2倍。

阀杆4包括由下至上依次设置的阀头41、密封段42、环形凸起43和阀尾44。阀杆4的阀头41密封抵接高压油通道c1的出口处，阀杆4的阀尾44伸出阀杆伸出孔21后与下弹簧座7的下端抵接。阀杆伸出孔21的孔壁与阀杆4的阀尾44之间设有第二密封件11。第二密封件11能够分隔气腔和隔离腔b。阀杆4的阀头端与阀座3之间形成溢流腔d，溢流腔d的侧壁上设有溢流通道d1。

密封段42的直径大于阀杆4的阀头41的直径，阀杆腔c的侧壁与密封段42之间设有第三密封件12，第三密封件12将阀杆腔c分隔为气腔和上述溢流腔d。阀杆腔c的侧壁与环形凸起43之间设有第四密封件13。第四密封件13将气腔分隔为第一气腔e和第二气腔f，且第一气腔e和第二气腔f均与压缩气源连通。具体的，第一气腔e的侧壁上设有第一压缩气体通道e1，第二气腔f的侧壁上设有第二压缩气体通道f1。通过第一压缩气体通道e1和第二压缩气体通道f1可以分别向第一气腔e和第二气腔f中通入或释放压缩气体。

第二密封件11、第三密封件12和第四密封件13均采用活塞环式密封件或填函形式密封件。

本申请实施例的工作原理如下：

在压缩机启动阶段，压缩机的排气压力为零，向第一气腔e中通入压缩气体。第一气腔e中的气体作用在阀杆4上的面积记为A_c，第一气腔e中的气压记为P_c，并且气压满足P_c.A_c大于阀杆4的重力和摩擦力。当向第一气腔e中通入压缩气体时，气压可以将阀杆4顶起，阀杆4的阀头密封面与阀座3脱离，高压油通道c1与溢流腔d连通，溢油阀处于旁通状态，油腔内油压处于常压状态，使压缩机启动时不带负载，并能顺利排出油腔中的气泡。

压缩机启动完成后，卸掉第一气腔e中的气压，并向第二气腔f中通入压缩气体。第二气腔f中的气体对阀杆4施加一个向下的力，使油压具有一定的初始负载，以保证压缩机能正常地进入工作状态。

另外，由于高压油通道c1的入口连通隔膜压缩机的油腔。当油腔内的油压高于预设值时，高压油通道a内的高压油可以将阀杆4顶起，高压油通道c1的出口连通溢流腔d。高压油会溢流至溢流腔d中，并通过溢流通道d1排出。

由于压缩机排气管路与高压气腔a连通，高压气腔a中的压力就等于压缩机排气压力，排气压力作用在气活塞5上并通过弹簧6将力传输给阀杆4。这样，若油压要顶开阀杆4就需要克服排气压力的作用力。为了便于描述，高压气腔a的通流面积记为A_气，气压记为P_气。高压油通道a的通流面积，即油压作用在阀杆4上的面积记为A_油，则：

P_油·A_油＝P_气·A_气

溢油压力P_油可表示为：

为保证隔膜压缩机的稳定运行，溢油压力一般需设定为排气压力的1.1-1.2倍，本申请实施例将高压气腔a的通流面积A_气设计为油压作用在阀杆4上的面积的A_油的1.1-1.2倍。由此，可实现无论压缩机排气压力是稳定的还是变化的，溢油压力均可以自动调节，与排气压力保持随动。

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

1.一种自控旁通隔膜压缩机溢油阀，其特征在于，包括由上至下依次串接的阀盖、阀体和阀座；

所述阀盖的下端与所述阀体的上端之间形成隔离腔；所述隔离腔内设有弹簧；

所述阀体的下端设有阀杆伸出孔；所述阀座内限制出台阶状的阀杆腔；所述阀杆腔的底壁上设有高压油通道，所述阀杆腔的侧壁上设有溢流通道；所述阀杆腔内设有阀杆；

所述阀杆包括由下至上依次设置的阀头、密封段、环形凸起和阀尾；所述阀杆的阀头密封抵接高压油通道的出口处，所述阀杆的阀尾伸出所述阀杆伸出孔后与所述弹簧的下端抵接；所述阀杆的阀头端与所述阀座之间形成溢流腔；所述溢流通道与所述溢流腔连通；所述高压油通道的入口用于连通隔膜压缩机的油腔；所述阀杆缩回时，所述高压油通道的出口连通所述溢流腔；

所述密封段的直径大于所述阀杆的阀头的直径；所述密封段将所述阀杆腔分隔为气腔和所述溢流腔；所述环形凸起将所述气腔分隔为第一气腔和第二气腔，所述第一气腔和所述第二气腔均与压缩气源连通。

2.根据权利要求1所述的自控旁通隔膜压缩机溢油阀，其特征在于，所述阀盖的上端还设有高压气腔；所述高压气腔的一端滑动连接气活塞，另一端用于连通隔膜压缩机的排气管路。

3.根据权利要求2所述的自控旁通隔膜压缩机溢油阀，其特征在于，所述高压气腔的通流面积为所述高压油通道的通流面积的1.1～1.2倍。

4.根据权利要求2所述的自控旁通隔膜压缩机溢油阀，其特征在于，所述隔离腔内还设有下弹簧座；所述气活塞包括活塞部分和设置在所述活塞部分下端的上弹簧座部分；所述活塞部分位于所述高压气腔内，所述上弹簧座部分位于所述隔离腔内；所述弹簧的两端分别抵接所述上弹簧座部分和所述下弹簧座；所述阀杆的阀尾伸出所述阀杆伸出孔后与所述下弹簧座的下端抵接。

5.根据权利要求1所述的自控旁通隔膜压缩机溢油阀，其特征在于，所述隔离腔的侧壁上设有保护气体入口和放空口，所述保护气体入口与外部氮气源连通；所述放空口与放空管连通。

6.根据权利要求1所述的自控旁通隔膜压缩机溢油阀，其特征在于，所述阀体与所述阀盖和所述阀座均通过螺纹连接。

7.根据权利要求2所述的自控旁通隔膜压缩机溢油阀，其特征在于，所述高压气腔的孔壁与所述气活塞之间设有第一密封件；所述阀杆伸出孔的孔壁与所述阀杆的阀尾端之间设有第二密封件；所述阀杆腔的侧壁与所述密封段之间设有第三密封件；所述阀杆腔的侧壁与所述环形凸起之间设有第四密封件；所述第一密封件、所述第二密封件、所述第三密封件和所述第四密封件均采用活塞环式密封件或填函形式密封件。