CN201599166U - 气液分离式双作用液压压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气液分离式双作用液压压缩机，包括主机系统、动力系统、冷却系统、工艺气系统和控制系统，主机系统包括气缸，气缸内设有活塞和从上到下依次分布的A、B、C、D四个腔；动力系统包括储能器、过滤器、油泵、溢流阀和油池组成，油泵与溢流阀并联后一端与油池连接，另一端与过滤器和储能器依次连接；冷却系统包括冷却器和油冷器；工艺气系统包括安全阀、第二球阀、单向阀和管线，它们依次连接，A腔和B腔为介质腔，C腔和D腔为油腔。本实用新型噪音低、成本低、吸排压力较宽、高效节能，气体与液压油不会互相渗透，特别适用于吸气压力较高的中高压气体或液体的压缩。

Description

气液分离式双作用液压压缩机

技术领域

本实用新型涉及一种节能的、将驱动能转换为液压能的压缩机，特别是一种气液分离式双作用液压压缩机。

背景技术

目前，公知的液压压缩机比曲柄连杆机构活塞式气体压缩机有很多的优势。曲柄连杆机构活塞式气体压缩机，其制造技术成熟，应用较广。但其零部件数量多、体积重量和占地面积均较大、易损件多、相同工况下所需电机功率大，因此，其运转成本高。而且其吸排气范围较窄、压缩噪音大。为了适应其规定的吸气压力，往往将高压气体降压后再进行压缩，浪费了压缩介质的能量。而液压压缩机主要有三种。一种是浮动活塞式，即没有活塞杆，气缸的下面进压力油，上面进气，中间用活塞隔开。不管进气压力高还是低，其所需液压油的压力都是气体的排气压力，这样所需驱动机的功率就大，浪费能源，机组运行成本也较高；另一种是卧式压缩机，中间是油缸，两端各连接一个单作用气缸，让气缸的非压缩腔与大气相通。这样结构较为复杂，而且其轴向长度相当长，不能采用立式布置；第三种是“工”字形活塞将两个缸筒分成四个腔，上下两个腔是气腔，中间两个腔是用密封件隔开的油腔，一个油腔进压力油，则另一个油腔的油就回油箱，这样气体与液体就在一个缸内，中间用密封件隔开，难免气与油就会互相渗透和溶解。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种噪音低、制造成本低、运行成本低、吸排压力较宽、不浪费吸入气体自身的能量而高效节能、可以减小油泵的压力、降低压缩介质的温度、避免气体与液压油互相渗透的气液分离式双作用液压压缩机，以克服上述的不足。

为了实现上述目的，本实用新型包括主机系统、动力系统、冷却系统、工艺气系统和控制系统，主机系统包括气缸，气缸内设有活塞和从上到下依次分布的A、B、C、D四个腔；动力系统包括储能器、过滤器、油泵、溢流阀和油池，油泵与溢流阀并联后一端与油池连接，另一端与过滤器和储能器依次连接；冷却系统包括冷却器和油冷器；工艺气系统包括安全阀、第二球阀、单向阀和管线，它们依次连接，其特点是：A腔和B腔为介质腔，C腔和D腔为油腔。

所述控制系统包括第一球阀、第一进气阀、第二进气阀、第一排气阀、第二排气阀和换向阀，第一球阀一端接进气，另一端与第一进气阀和第二进气阀同时连接，第一进气阀和第二进气阀分别设置在气缸的A腔和B腔的一侧，A腔和B腔的另一侧分别设置有第一排气阀和第二排气阀，第一排气阀和第二排气阀再同时与冷却器连接，换气阀的一端与气缸的C腔和D腔连接，另一端分别与过滤器和油冷器连接。

本实用新型的工作原理为：动力系统产生液压能，带压力的液体流入由气压缸与液压缸合而为一的气缸，从而给介质增压，在增压过程中，液压油与气体介质是在各自单独的缸内，即使密封件破损，气体与液压油也不会互相渗透，由PLC控制的换向阀及液压油内的距离控制元件——接近开关，来控制活塞的往返运动，从而控制液体在液压缸中的进出，达到控制介质在气压缸中吸和排的目的。可以根据实际工况，决定采用一个电机工作还是两个电机同时工作，也可以根据实际工况，决定采用一个气缸工作还是两个气缸同时工作。

本实用新型具有以下有益效果：1、由于采用液压驱动，因此噪音低、制造成本低、运行成本低、吸排压力较宽、不浪费吸入气体自身的能量而高效节能，特别适用于吸气压力较高的中高压气体或液体的压缩，而且采用两级或多级压缩，可以减小油泵的压力、降低压缩介质的温度；2、由于液压油与气体介质是在各自单独的缸内，因此即使密封件破损，气体与液压油也不会互相渗透。

附图说明

图1为本实用新型的工作原理示意图。

图2为本实用新型的特制气缸及活塞的结构示意图。

图3为本实用新型级联压缩的工作原理示意图。

图中：第一球阀1  第一进气阀2  第二进气阀3  第一排气阀4  第二排气阀5  气缸6  活塞7  换向阀8  冷却器9安全阀10  第二球阀11  单向阀12  油冷器13  储能器14过滤器15  油泵16  溢流阀17  油池18  上连接块19  活塞杆20   中间接块21   Y型密封圈22  第一接近开关23  第二接近开关24  O型圈25  下连接块26  气阀压盖27  C腔连接口28  D腔连接口29

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新型包括主机系统、动力系统、冷却系统、工艺气系统和控制系统组成，主机系统包括气缸6，气缸6内设有活塞7和从上到下依次分布的A、B、C、D四个腔；动力系统包括储能器14、过滤器15、油泵16、溢流阀17和油池18组成，油泵16与溢流阀17并联后一端与油池18连接，另一端与过滤器15和储能器14依次连接；冷却系统包括冷却器9和油冷器13，冷却器9同时与第一排气阀4、第二排气阀5、安全阀10和第二球阀11连接，油冷器13一端连接换向阀8，另一端连接油池18；工艺气系统包括安全阀10、第二球阀11、单向阀12和管线组成，它们依次连接，其特点是：A腔和B腔为介质腔，C腔和D腔为油腔。

控制系统包括第一球阀1、第一进气阀2、第二进气阀3、第一排气阀4、第二排气阀5和换向阀8，第一球阀1一端接进气，另一端与第一进气阀2和第二进气阀3同时连接，第一进气阀2和第二进气阀3分别设置在气缸6的A腔和B腔的一侧，腔和B腔的另一侧分别设置有第一排气阀4和第二排气阀5，第一排气阀4和第二排气阀5再同时与冷却器9连接，换气阀8的一端与气缸6的C腔和D腔连接，另一端分别与过滤器15和油冷器13连接。

活塞7与气缸6安装后形成A、B、C、D四个腔，其中，A、B为气腔，C、D为油腔。液压油经过油泵16，由油池18依次进入过滤器15和换向阀8的直通(图1中状态)进入C腔，推动活塞7向下运动，同时，D腔的油则经过换向阀8的直通(图1中状态)和油冷器13，回到油池18。在活塞7向下运动的过程中，A腔容积会增大，腔内压力降低，第一进气阀2开启，气体经过第一球阀1，从第一进气阀2进入A腔，产生A腔的进气过程。同时，B腔容积缩小，气体压力增高，第二进气阀3关闭，产生B腔的压缩过程，当B腔内的压力达到第二排气阀5所能承受的压力即所需压缩的压力时，第二排气阀5打开，气体经过冷却器9、第二球阀11和单向阀12排到储气罐内，形成B腔的排气过程。

在此过程中，当B腔内压力超过排气压力时，此时B腔压力＝A腔压力-D腔压力+C腔压力。由于D腔与油池相通，即与大气相通，可以不计，且A腔为气体进气压力。因此，此时的B腔压力(即排气压力)＝油压力+进气压力。由此可知，气体的进气压力越大，所需油压力就越小，所需功率就越小。

当活塞7运动到与第二接近开关24接近时，第二接近开关24发出信号，换向阀8接收到信号后换向，此时换向阀8处于交叉相通的状态，活塞7由于惯性还会向前移动一些距离。这时，压力油将流进D腔，C腔内的油就回到油池18，活塞7在压力油的作用下向上运动，B腔容积会增大，腔内压力降低，第二进气阀3开启，气体经过第一球阀1，从第二进气阀3进入B腔，产生B腔的进气过程。同时，A腔容积缩小，气体压力增高，第一进气阀2关闭，当A腔内的压力达到第一排气阀4所能承受的压力即所需压缩的压力时，第一排气阀4打开，气体经过冷却器9、第二球阀11和单向阀12排到储气罐内，形成A腔的排气过程。

在此过程中，由A腔压力(即排气压力)＝油压力+进气压力可知，油泵所需的工作压力为：排压-进压。在排压一定的情况下，进压越高，所需油泵压力越小，当进压为最小时，油泵所需压力最大，此时所需功率也是最大的(设功率为W1)。而传统的曲柄连杆压缩机，在工况相同时，进压越高，所需功率越大，所配驱动机的功率也越大。当进压为最小时，所需功率最小(设功率为W2)，但驱动机的功率不能按进压最小时来配，只能按进压最大时所需驱动机的功率(设功率为W3)来配。从理论来讲，W1＝W2、W3＞W2。由此看来，此实用新型所配驱动机功率要小，从而达到节能和节约运行成本的目的。

当活塞7运动与第一接近开关接近23时，第一接近开关23发出信号，换向阀8接收到信号后换向，使换向阀8处于直通的状态。这时，压力油将流进C腔，D腔内的油就回到油池18，在压力油的作用下活塞向下运动。同时，B腔完成压缩过程，A腔则完成进气过程。如此反复。在压缩过程中，如果气路压力过高，气体则通过安全阀10排入大气中；如果油路压力不稳定，储能器14则起到稳压的作用；如果油路压力过高，压力油则会通过溢流阀17直接回到油池18。

图3中，动力系统改为了液压工作站(将所有液压元件集中安装在一起)；为使用两级压缩，增加了一个气缸6，将一级压缩变为两级压缩，这样可以减小气体的压比，对压缩过程较为有利。当然还可以增加到三级或更多，这样所需油泵的压力就相对减小，工作更为有利，但产品成本会增加；同时，如果要增大排量，只需增加每一级的气缸数量即可。

本实用新型是将液压缸推动气压缸从而产生气体压缩，下面是液压缸，活塞的两侧均为液压油，一侧为压力油，另一侧的油则回到油箱，上面是气压缸，活塞两侧均为介质，一侧为进介质，另一侧则为排介质，液压缸与气压缸中间用中间接块21隔开。且气压缸或液压缸与活塞杆20的密封情况可以通过中间接块21中间的小孔看到。从结构上看，运行零件比传统压缩机要少得多，易损件为标准件，更换方便。

Claims (2)

1.一种气液分离式双作用液压压缩机，包括主机系统、动力系统、冷却系统、工艺气系统和控制系统，主机系统包括气缸(6)，气缸(6)内设有活塞(7)和从上到下依次分布的A、B、C、D四个腔；动力系统包括储能器(14)、过滤器(15)、油泵(16)、溢流阀(17)和油池(18)，油泵(16)与溢流阀(17)并联后一端与油池(18)连接，另一端与过滤器(15)和储能器(14)依次连接；冷却系统包括冷却器(9)和油冷器(13)；工艺气系统包括安全阀(10)、第二球阀(11)、单向阀(12)和管线，它们依次连接，其特征在于：A腔和B腔为介质腔，C腔和D腔为油腔。

2.如权利要求1所述的一种气液分离式双作用液压压缩机，其特征在于：所述控制系统包括第一球阀(1)、第一进气阀(2)、第二进气阀(3)、第一排气阀(4)、第二排气阀(5)和换向阀(8)，第一球阀(1)一端接进气，另一端与第一进气阀(2)和第二进气阀(3)同时连接，第一进气阀(2)和第二进气阀(3)分别设置在气缸(6)的A腔和B腔的一侧，腔和B腔的另一侧分别设置有第一排气阀(4)和第二排气阀(5)，第一排气阀(4)和第二排气阀(5)再同时与冷却器(9)连接，换气阀(8)的一端与气缸(6)的C腔和D腔连接，另一端分别与过滤器(15)和油冷器(13)连接。

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