CN204126838U - 一种往复柱塞式气体压缩机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种压缩机，属于气体压缩领域，具体涉及一种往复柱塞式气体压缩机。本实用新型将驱动能转换为液压能的压缩机，用液压油推动液压活塞从而带动柱塞上下运动对气体进行压缩，同时采用上下两端对称的气缸结构，当一个气缸压缩介质时，另一个气缸进介质，既不浪费吸入气体自身的能量又高效节能，特别适用于吸气压力较高的中高压气体或液体压缩，并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，同时采用液压驱动有效降低了噪声。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种压缩机，属于气体压缩领域，具体涉及一种往复柱塞式气体压缩机。
背景技术
目前，现有技术中的压缩机包括液压压缩机和曲柄连杆机构活塞式气体压缩。
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、易损件较多、相同工况下所需电机功率大，运转成本高；同时，其吸排气范围较窄、压缩噪音大。此外，为了适应其规定的吸气压力，往往需将高压气体降压后再进行压缩，浪费了压缩介质的能量。
液压压缩机活塞主要为工字型活塞，活塞与缸筒接触，靠活塞和缸筒之间的密封圈密封，这样对缸筒的要求很高，必须保证缸筒粗糙度以及直线度；而且，在长期的运行过程当中，一旦缸内出现杂质就会划伤缸筒以及密封圈，立刻出现漏气现象；另外，由于缸筒加工难度大，并且可选材料有限，液压压缩机对气质要求很高，压缩气体种类有限。
实用新型内容
本实用新型主要是解决现有技术所存在的制造成本较高、压缩噪音大，运转能耗高的问题，提供了一种往复柱塞式气体压缩机，该往复柱塞式气体压缩机既不浪费吸入气体自身的能量又高效节能，同时采用液压驱动有效降低了噪声。
本实用新型还有一目的是解决现有技术所存在的运行环境受限，气体介质要求较高的问题，提供了一种往复柱塞式气体压缩机，该往复柱塞式气体压缩机采用柱塞式活塞，可以适用于各种工况，对压缩介质的要求较低。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种往复柱塞式气体压缩机，包括：主机系统，与主机系统相连的控制系统和冷却系统、与控制系统相连的动力系统，所述主机系统包括：主机缸，所述主机缸包括：柱塞、第一气缸、第二气缸、油缸，其中：
所述第一气缸的一端与油缸相连，另一端设有第一气缸连接块，所述柱塞穿过油缸后进入气缸内，并与所述第一气缸连接块形成密封腔体A；
所述第二气缸与第一气缸对称的连接于油缸的另一端，所述柱塞从第二气缸的一端进入所述第二气缸后与第二气缸另一端上的第二气缸连接块形成密封腔体D；
所述柱塞位于油缸内的部分上设置有油缸活塞，所述油缸活塞将所述油缸分为上下两个密封的油腔B和油腔C；
所述密封腔体A上设置有第一进气阀、第一排气阀，所述密封腔体D上设置有第二进气阀和第二排气阀；
所述油腔B和油腔C上分别设置有与控制系统相连的油缸进油口；
所述第一进气阀、第二进气阀分别通过控制系统与压缩机的进气端相连；
所述第一排气阀、第二排气阀通过冷却系统与压缩机的排气端连接。
优化的，上述的一种往复柱塞式气体压缩机，所述第一气缸和油缸连接部位以及第二气缸和油缸的连接部位处设置有气缸中间块和油缸中间块，所述气缸中间块和油缸中间块通过长拉杆固定于第一气缸和第二气缸的气缸法兰上；所述第一气缸连接块与第二气缸连接块分别通过短拉杆连接于气缸上。
优化的，上述的一种往复柱塞式气体压缩机，所述气缸中间块上设置有气缸密封，所述油缸中间块设置有油缸密封。
优化的，上述的一种往复柱塞式气体压缩机，所述油缸活塞上设置有油缸活塞密封圈。
优化的，上述的一种往复柱塞式气体压缩机，在所述第一气缸和第二气缸位于气缸中间块和油缸中间块相接面的气缸壁上设置有放气孔。
优化的，上述的一种往复柱塞式气体压缩机，所述主机系统有一个以上，形成多级压缩系统，其中：
所述各个主机系统的油缸进油口分别与控制系统相连；
所述主机系统中的各级主机系统的第一进气阀、第二进气阀与上一级主机系统的第一排气阀和第二排气阀相通；
第一级主机系统的第一进气阀、第二进气阀通过控制系统与压缩机的进气端相通；
最后一级主机系统的第一排气阀和第二排气阀分别与压缩机的排气端连接。
优化的，上述的一种往复柱塞式气体压缩机，所述控制系统包括第一球阀、换向阀，其中：所述第一球阀的一端与压缩机的进气端相连，另一端与第一进气阀和第二进气阀连接，所述换向阀的一端分别与油腔B和油腔C上的油缸进油口相连，另一端与动力系统相连。
优化的，上述的一种往复柱塞式气体压缩机，所述冷却系统包括：冷却器、油冷器，所述冷却器的一端与第一排气阀和第二排气阀相连，另一端与压缩机的排气端相连；所述油冷器的一端与换向阀相连，另一端与动力系统中的油池相连。
优化的，上述的一种往复柱塞式气体压缩机，所述动力系统包括：油冷器、储能器、过滤器、油泵、溢流阀和油池，其中：所述油泵与溢流阀相互并联后分别与油池和过滤器的一端相连接，所述过滤器的另一端与储能器连接和换向阀连接，所述换向阀与过滤器相连的一端还与油池相连接。
优化的，上述的一种往复柱塞式气体压缩机，还包括工艺系统，所述工艺系统包括：安全阀、第二球阀、单向阀，所述安全阀与冷却系统相连，所述第二球阀的一端与冷却系统相连，另一端通过单向阀与压缩机排气端相连。
因此，本实用新型具有如下优点：
1、更加节能环保：吸排气压力较宽、既不浪费吸入气体自身的能量又高效节能，特别适用于吸气压力较高的中高压气体或液体压缩，并且可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，同时采用液压驱动有效降低了噪声。
2、有效降低成本：由于采用液压驱动，因此制造成本低、运行成本低。
3、能够适应更多工况：采用柱塞式活塞，可以适用于各种工况，对介质要求较低，现有的液压活塞机满足不了此要求，比如国内现在开发的页岩气、煤层气等。
4、便于后期维护：由于本机组针对各种气液介质混输入增压，因此增加中体方便后期拆卸维修。
5、气密性更好：气缸和油缸各自位于单独的缸内，中间还有中体隔离开，因此即使密封件破损，气体也不会渗透至液压油。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构图。
图2为本实用新型实施例1的主机缸的结构图。
图3为本实用新型实施例2的结构图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。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，主机缸6，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，第一气缸连接块21，柱塞22，气缸23，缸筒法兰24，气缸中间块25，油缸中间块26，油缸活塞密封圈27，油缸活塞28，油缸29，长拉杆30，短拉杆31，第二气缸连接块32，放气孔33，气缸密封34，油缸密封35，油缸进油口36，第二气缸37。
实施例1：
参见图1，一种往复柱塞式气体压缩机，包括：主机系统，与主机系统相连的控制系统和冷却系统、与控制系统相连的动力系统。
主机系统包括主机缸6。如图2所示，主机缸6包括：柱塞22、第一气缸23、第二气缸37、油缸29，其中：第一气缸23的一端与油缸29相连，另一端设有第一气缸连接块21，柱塞22穿过油缸29后进入气缸23内，并与第一气缸连接块21形成密封腔体A；密封腔体A相对的两侧分别设置有第一进气阀2、第一排气阀4；第二气缸37与第一气缸23对称的连接于油缸29的另一端，柱塞22从第二气缸37的一端进入第二气缸37后与第二气缸37另一端上的第二气缸连接块32形成密封腔体D；密封腔体D相对的两侧上分别设置有第二进气阀3和第二排气阀5；第一进气阀2、第二进气阀3通过控制系统与压缩机的进气端相连；第一排气阀4、第二排气阀5通过冷却系统与压缩机的排气端连接；柱塞22位于油缸29内的部分上设置有油缸活塞28，其上设置有油缸活塞密封圈27，该油缸活塞28将油缸29分为上下两个密封的油腔B和油腔C；油腔B和油腔C上分别设置有与控制系统相连的油缸进油口36；在第一气缸23和油缸29连接部位以及第二气缸37和油缸29的连接部位处设置有气缸中间块25和油缸中间块26，该气缸中间块25和油缸中间块26通过长拉杆30固定于第一气缸23和第二气缸37的气缸法兰24上，在气缸中间块25上设置有气缸密封34，所述油缸中间块26设置有油缸密封35；通过气缸中间块25、油缸中间块26将油缸29和气缸隔离开，因此即使密封件破损，气体也不会渗透至液压油。
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连接，过滤器15的另一端和储能器14以及控制系统的换向阀8连接。
冷却系统包括冷却器9和油冷器13，冷却器9的进气端与第一排气阀4、第二排气阀5相连，出气端与工艺系统的安全阀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，安全阀10和第二球阀11的一端与冷却系统的冷却器9相连，另一端通过单向阀12与压缩机排气端相连。
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1一端接压缩机的进气端，另外一端与第一进气阀2和第二进气阀3同时连接；第一排气阀4和第二排气阀5再同时与冷却器9连接，换向阀8的一端与主机缸6的B腔和C腔的油缸进油口36连接，另一端分别与过滤器15和油冷器13连接；
柱塞22，油缸活塞28在主机缸6安装后形成A、B、C、D四个腔，其中，A、D为气腔，B、C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B腔，推动油缸活塞28向下运动，同时，C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.。在油缸活塞28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，D腔容积缩小，气体压力增高，第二进气阀3关闭，产生D腔的压缩过程，当D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、第二排气球阀11和单向阀12，形成D腔的排气过程。
在此过程中，当D腔内压力超过排气压力时，此时D腔压力＝A腔压力-C腔压力+B腔压力。由于C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D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。
当柱塞22运动到顶时，油压会迅速升高，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。这时，压力油将流进C腔，B腔内的油就回到油池18，油缸活塞28在压力油的作用下向上运动，D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D腔，产生D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，形成A腔的排气过程。
在此过程中，当A腔内压力超过排气压力时，此时A腔压力＝D腔压力-B腔压力+C腔压力。由于B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A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。
当柱塞22运动到顶时，油压会迅速升高，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。这时，压力油将流进B腔，C腔内的油就回到油池18，油缸活塞28在压力油的作用下向下运动，A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A腔，产生A腔的进气过程。同时，D腔容积缩小，气体压力增高，第一进气阀2关闭，当D腔内的压力达到第一排气阀4所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，形成D腔的排气过程。
实施例2：
图3是本实用新型的第二个实施例。为使用两级压缩，增加了一个主机缸6，
两个主机系统的油缸进油口36分别与控制系统相连；第二个主机系统中第一进气阀2、第二进气阀3与上一级主机系统的第一排气阀4和第二排气阀5相通；第一个主机系统的第一进气阀2、第二进气阀3通过控制系统与压缩机的进气端相通；第二个主机系统的第一排气阀4和第二排气阀5分别与压缩机的排气端连接。
本实施例将一级压缩变为两级压缩，这样可以减少气体的压比，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，但产品的成本会增加；同时，如果要增大排量，只需要增加每一级的气缸数量即可。
同时，在本实施例中，将动力系统改为了一个液压工作站，即将所有液压元件集中安装在一起，从而减小体积。
本专利是用液压油推动液压活塞从而带动柱塞上下运动对气体进行压缩，上下两端为对称的气缸，当上面压缩介质时，下面进介质，下面压缩介质时，上面进介质，中间为液压缸，通过活塞隔开。
本实用新型中主要易损件是气缸密封，为方便更换密封，气缸中间块25油缸中间块26为分开的，目的是为了拆卸气缸时不需要拆卸油缸，较以前设计有很大的提高；
在第一气缸连接块21与第二气缸连接块32分别通过短拉杆31连接于气缸上，在第一气缸23和第二气缸37位于气缸中间块25和油缸中间块26相接面的气缸壁上设置有放气孔33，该放气孔33起保护油缸密封作用，当气缸密封34损坏时，介质从放气孔33流出，防止损坏油缸密封35。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不能偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了第一球阀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，主机缸6，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，第一气缸连接块21，柱塞22，气缸23，缸筒法兰24，气缸中间块25，油缸中间块26，油缸活塞密封圈27，油缸活塞28，油缸29，长拉杆30，短拉杆31，第二气缸连接块32，放气孔33，气缸密封34，油缸密封35，油缸进油口36，第二气缸37等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语，是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
Claims (10)
1.一种往复柱塞式气体压缩机，包括：主机系统，与主机系统相连的控制系统和冷却系统、与控制系统相连的动力系统，其特征在于，所述主机系统包括：主机缸(6)，所述主机缸(6)包括：柱塞(22)、第一气缸(23)、第二气缸(37)、油缸(29)，其中：
所述第一气缸(23)的一端与油缸(29)相连，另一端设有第一气缸连接块(21)，所述柱塞(22)穿过油缸(29)后进入气缸(23)内，并与所述第一气缸连接块(21)形成密封腔体A；
所述第二气缸(37)与第一气缸(23)对称的连接于油缸(29)的另一端，所述柱塞(22)从第二气缸(37)的一端进入所述第二气缸(37)后与第二气缸(37)另一端上的第二气缸连接块(32)形成密封腔体D；
所述柱塞(22)位于油缸(29)内的部分上设置有油缸活塞(28)，所述油缸活塞(28)将所述油缸(29)分为上下两个密封的油腔B和油腔C；
所述密封腔体A上设置有第一进气阀(2)、第一排气阀(4)，所述密封腔体D上设置有第二进气阀(3)和第二排气阀(5)；
所述油腔B和油腔C上分别设置有与控制系统相连的油缸进油口(36)；
所述第一进气阀(2)、第二进气阀(3)分别通过控制系统与压缩机的进气端相连；
所述第一排气阀(4)、第二排气阀(5)通过冷却系统与压缩机的排气端连接。
2.根据权利要求1所述的一种往复柱塞式气体压缩机，其特征在于，所述第一气缸(23)和油缸(29)连接部位以及第二气缸(37)和油缸(29)的连接部位处设置有气缸中间块(25)和油缸中间块(26)，所述气缸中间块(25)和油缸中间块(26)通过长拉杆(30)固定于第一气缸(23)和第二气缸(37)的气缸法兰(24)上；所述第一气缸连接块(21)与第二气缸连接块(32)分别通过短拉杆(31)连接于气缸上。
3.根据权利要求2所述的一种往复柱塞式气体压缩机，其特征在于，所述气缸中间块(25)上设置有气缸密封(34)，所述油缸中间块(26)设置有油缸密封(35)。
4.根据权利要求1所述的一种往复柱塞式气体压缩机，其特征在于，所述油缸活塞(28)上设置有油缸活塞密封圈(27)。
5.根据权利要求1所述的一种往复柱塞式气体压缩机，其特征在于，在所述第一气缸(23)和第二气缸(37)位于气缸中间块(25)和油缸中间块(26)相接面的气缸壁上设置有放气孔(33)。
6.根据权利要求1所述的一种往复柱塞式气体压缩机，其特征在于，所述主机系统有一个以上，形成多级压缩系统，其中：
所述各个主机系统的油缸进油口(36)分别与控制系统相连；
所述主机系统中的各级主机系统的第一进气阀(2)、第二进气阀(3)与上一级主机系统的第一排气阀(4)和第二排气阀(5)相通；
第一级主机系统的第一进气阀(2)、第二进气阀(3)通过控制系统与压缩机的进气端相通；
最后一级主机系统的第一排气阀(4)和第二排气阀(5)分别与压缩机的排气端连接。
7.根据权利要求1所述的一种往复柱塞式气体压缩机，其特征在于，所述控制系统包括第一球阀(1)、换向阀(8)，其中：所述第一球阀(1)的一端与压缩机的进气端相连，另一端与第一进气阀(2)和第二进气阀(3)连接，所述换向阀(8)的一端分别与油腔B和油腔C上的油缸进油口(36)相连，另一端与动力系统相连。
8.根据权利要求7所述的一种往复柱塞式气体压缩机，其特征在于，所述冷却系统包括：冷却器(9)、油冷器(13)，所述冷却器(9)的一端与第一排气阀(4)和第二排气阀(5)相连，另一端与压缩机的排气端相连；所述油冷器(13)的一端与换向阀(8)相连，另一端与动力系统中的油池(18)相连。
9.根据权利要求7所述的一种往复柱塞式气体压缩机，其特征在于，所述动力系统包括：油冷器(13)、储能器(14)、过滤器(15)、油泵(16)、溢流阀(17)和油池(18)，其中：所述油泵(16)与溢流阀(17)相互并联后分别与油池(18)和过滤器(15)的一端相连接，所述过滤器(15)的另一端与储能器(14)连接和换向阀(8)连接，所述换向阀(8)与过滤器(15)相连的一端还与油池(18)相连接。
10.根据权利要求1所述的一种往复柱塞式气体压缩机，其特征在于，还包括工艺系统，所述工艺系统包括：安全阀(10)、第二球阀(11)、单向阀(12)，所述安全阀(10)与冷却系统相连，所述第二球阀(11)的一端与冷却系统相连，另一端通过单向阀(12)与压缩机排气端相连。
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