CN221568759U - 用于油缸结构的活塞杆、活塞结构及隔膜式压缩机用油缸结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于油缸结构的活塞杆、活塞结构及隔膜式压缩机用油缸结构，活塞杆包含：杆体，杆体的第一端开设有凹槽结构形成油孔，杆体还开设有射流孔，射流孔的一端与油孔连通，其另一端贯穿所述杆体，射流孔的中心轴线与杆体的中心轴线之间的夹角小于或等于60°。其优点是：所述活塞杆上开设有油孔和射流孔，当活塞杆往缸盖侧移动时，油腔内的液压油被压缩，液压油被压入油孔后会从射流孔射出，因射流方向和液压油的泄漏方向相反，进而阻碍液压油从活塞杆和缸套的间隙中泄漏，保证活塞杆与缸套之间的密封性。该结构可控制活塞杆与缸套之间的泄漏量在极低水平，避免了因采用密封圈引起的磨损问题，进而保证排气压力维持在设计水平。

Description

用于油缸结构的活塞杆、活塞结构及隔膜式压缩机用油缸 结构

技术领域

本实用新型涉及隔膜式压缩机领域，具体涉及一种用于隔膜式压缩机的活塞杆及其活塞结构和油缸结构。

背景技术

隔膜式压缩机是一种特殊结构的容积式压缩机，是气体压缩领域中级别最高的压缩方式，具有压缩比大、密封性好、压缩气体不受润滑油和其它固体杂质所污染的特点，被广泛应用于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，它作为一种不可替代的容积式压缩机将随着科学技术的进步与发展以及人民生活水平的不断提高将会有更加广泛的应用。

通常隔膜式压缩机采用活塞杆推动液压油的方式实现被压缩气体的增压。活塞杆与缸套之间为间隙配合，为了减少液压油从活塞杆与缸套的间隙泄漏，就需要采取密封措施。现有技术中多采用橡胶材质的密封圈实现密封，密封圈安装于活塞杆的环槽内，工作时密封圈外缘紧贴在缸套镜面上，由此起到阻塞液压油从间隙泄漏的作用。例如专利CN211648424U提出了一种填料函密封的双作用隔膜式压缩机油缸结构，活塞杆远离活塞头的一端外周侧套设有填料函，填料函设在容纳腔的敞口端，填料函接触活塞杆的内侧壁上设有多个密封环。另外，其在活塞头的外周侧套设多个活塞密封环，活塞密封环的外周侧均抵接在缸套的内侧壁上。另有专利CN215719344U提出了一种液驱式压缩机活塞结构，其在活塞和活塞尾盖上设置有导向环，在导向环之间设置密封圈。

上述专利均采用在活塞杆/活塞上套设密封圈以实现减少泄漏的作用，然而活塞杆/活塞与缸套之间为动密封，隔膜式压缩机运行时，密封圈外缘就会被磨损，随着运行时间的加长，密封圈的磨损会越发严重，由此引起密封圈密封功能的削弱，导致泄漏量增大。为了隔膜式压缩机的正常工作，保证设计排气压力，主要有3种途径：(1)停止隔膜式压缩机的运行，拆卸并更换新的密封圈，但这种方式需要停机，不仅工作量大，还会造成经济损失；(2)减小活塞杆/活塞与缸套之间的间隙，但这种方式也需要停机，工作量大；(3)增大补油量，隔膜式压缩机的每一转中，都会通过补油柱塞泵向油缸补油，以补充从活塞杆/活塞与缸套之间泄漏的液压油。为了增大补油量，就可以通过增大补油柱塞泵的行程容积增大补油量，达到弥补因泄漏增多而减小的液压油的作用，然而这种方式容易造成液压油的浪费。因此，需要对现有的结构进行改进以满足实际应用需求。

可以理解的是，上述陈述仅提供与本实用新型有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。

实用新型内容

基于前述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种用于油缸结构的活塞杆、活塞结构及隔膜式压缩机用油缸结构，其通过在活塞杆上开设油孔和射流孔，进而保证活塞杆与缸套之间的密封性。当活塞杆往缸盖侧移动时，油腔内的液压油被压缩，液压油被压入油孔后会从射流孔射出，因射流方向和液压油的泄漏方向相反，进而阻碍液压油从活塞杆和缸套的间隙中泄漏，从而起到密封的作用。该结构可控制活塞杆与缸套之间的泄漏量在极低水平，避免了因采用密封圈引起的磨损问题，进而保证排气压力维持在设计水平。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种用于油缸结构的活塞杆，包含：

杆体，所述杆体的第一端开设有凹槽结构形成油孔，所述杆体还开设有射流孔，所述射流孔的一端与所述油孔连通，其另一端贯穿所述杆体，所述射流孔的中心轴线与所述杆体的中心轴线之间的夹角小于或等于60°；所述杆体沿其第一端至第二端方向开设有多层射流孔。

可选的，所述射流孔的中心轴线与所述杆体的中心轴线之间的夹角范围为45°～60°。

可选的，所述油孔的直径范围为5mm～6mm；

所述射流孔的直径范围为1mm～1.5mm；

所述油孔的通流面积大于或等于所述射流孔的通流面积。

可选的，所述杆体开设有多个射流孔。

可选的，各个射流孔沿杆体的周向均匀分布；各个射流孔沿杆体的中心轴线对称分布。

可选的，相邻层的各个射流孔之间交错排布；

相邻层的各个射流孔的排布相同。

可选的，所述油孔位于所述杆体的第一端的中心位置。

可选的，一种用于油缸结构的活塞结构，包含缸体，所述缸体包含缸套，所述缸套开设有活塞孔；

所述活塞结构包含如前述的活塞杆，所述活塞杆设置于所述活塞孔内，所述活塞杆的杆体的第一端部分为其头部，所述头部为所述活塞杆的工作部分，所述工作部分与所述缸套之间间隙配合。

可选的，所述活塞杆与所述缸套之间的间隙小于或等于0.1mm。

可选的，一种隔膜式压缩机用油缸结构，包含：

如前述的活塞结构；

缸盖，其位于活塞结构的缸体上方，所述缸盖的底部设置有隔膜式压缩机的膜片，所述膜片的下表面与所述缸体的上表面之间形成油腔。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型的一种用于油缸结构的活塞杆、活塞结构及隔膜式压缩机用油缸结构中，通过在活塞杆上开设油孔和射流孔，进而保证活塞杆与缸套之间的密封性。当活塞杆往缸盖侧移动时，油腔内的液压油被压缩，液压油被压入油孔后会从射流孔射出，因射流方向和液压油的泄漏方向相反，进而阻碍液压油从活塞杆和缸套的间隙中泄漏，从而起到密封的作用。该结构可控制活塞杆与缸套之间的泄漏量在极低水平，避免了因采用密封圈引起的磨损问题，进而保证排气压力维持在设计水平。

进一步的，本实用新型不仅解决了因密封圈磨损引起泄漏量增大的问题，还降低了因采购密封圈引起的成本问题，无需更换密封圈，也为用户的检修减少了工作量，降低了维护成本。实际应用中，在安装阶段，密封圈的安装方法会直接影响到密封圈的密封性能，为了保证密封圈的密封性能，还需要设计制作特定的工装。本实用新型为无密封圈的结构，其安装更加简便，易于操作。

附图说明

图1为本实用新型的一种隔膜式压缩机的局部示意图；

图2为图1中补油结构与油缸结构的连接处示意图；

图3为本实用新型的一种活塞杆安装示意图；

图4为本实用新型的一种活塞杆立体结构示意图；

图5为本实用新型的一种活塞杆剖视图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”、“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。

需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

如图1和图2结合所示，为本实用新型的一种隔膜式压缩机的局部示意图，其包含曲柄连杆机构，具体地，该隔膜式压缩机包含机体组、油缸机构、曲轴组件、传动组件和补油结构等。所述油缸机构包含缸盖3和活塞结构，所述活塞结构包含活塞杆1和缸体2(请参见图1和图3)，所述缸盖3位于活塞结构的缸体2上方，所述缸盖3的底部设置有隔膜式压缩机的膜片9，该膜片9由三层材料叠加而成，所述膜片9的下表面与所述缸体2的上表面之间形成油腔22，所述缸盖3处还设置有进气管阀件31、排气管阀件32、进气阀33、排气阀34等。所述缸盖3与所述缸体2之间还设置有配油盘4，所述配油盘4位于所述膜片9的下方，且所述配油盘4上布置有通孔，该通孔起到引导液压油流向的作用，使膜片9油侧的油压均匀分布，所述配油盘4处设置有溢流阀41。所述缸体2是液压油的工作腔室以及提供进、排油的通道，并承受螺栓力和油压力等机械负荷。

所述缸体2包含缸套21，所述缸套21开设有活塞孔，活塞杆1设置于所述活塞孔内，所述活塞杆1包含杆体，所述杆体的第一端开设有凹槽结构形成油孔11，所述杆体还开设有射流孔12，所述射流孔12的一端与所述油孔11连通，其另一端贯穿所述杆体。在本实施例中，所述活塞杆1的第一端部分为其头部(图5中虚线框住的部分)，该头部为活塞杆1的工作部分，该工作部分是指射流孔12外端面所在直径的整段长度(该段直径相同)。所述活塞杆1的工作部分与所述缸套21之间间隙配合。所述活塞杆1的第二端为其底部，该底部与十字头6连接。所述传动组件由电动机驱动，电动机与曲轴通过联轴器连接。曲轴组件通过连杆7、十字头6与活塞杆1连接以便驱动活塞杆1进行往复运动，中体5环绕在十字头周侧，十字头下方是连杆7、曲轴10，曲轴10由电动机带动做旋转运动，连杆7将曲轴10的旋转运动转化为往复运动带动十字头6和活塞杆1作往复直线运动。

隔膜式压缩机运行时，液压油油腔22中的油不可避免的会通过活塞结构而发生泄漏，其后果等于减少活塞杆1行程容积，这样活塞杆1到达外止点时，膜片9不能与缸盖3相贴合。隔膜式压缩机每一转都会产生泄漏，故随着运行时间的增加，液压油油腔22中的液体会越来越少，由此使膜片9不能与缸盖3贴合，而膜腔中的余隙容积则愈来愈大，以致使压缩机不能再吸进气体而失去工作能力。因此所述补油结构8包含一个补液柱塞泵81，所述补液柱塞泵81通过补油管路与所述配油盘4连通。柱塞泵81由曲轴端上设置的、装在偏心套上的轴承驱动，每转向液压油油腔22中补充一定量的液体。

由于柱塞泵81补充的液体量难以保证恰为液压油油腔22中液体的泄漏量，通常补液量需要大于泄漏量，多余的补液量即相当于增大了活塞杆1的行程，致使活塞杆1还未到外止点时，膜片9便先贴到了缸盖3的表面。因液压油的可压缩性很小，因此需要通过配油盘4上设置的溢流阀41把余下活塞行程的液体排放出去。

在隔膜式压缩机中，液压油有可压缩性，如将矿物油从0.1MPa升至20MPa时，矿物油的体积减少约1.4％，压力升高至50MPa时，矿物油减少约3％；当升高至80MPa时，体积减少4.3％，升高至351.5MPa时，体积减少将达到15％。因此再使用相同的补液量就不能保证膜片9与缸盖3下表面相贴合。这就要求每转中补充较多的液压油，以弥补液压油在高压下的压缩量。

在实际应用中，通常选择在活塞杆1到达内止点前的某一位置时进行补油，当活塞杆1位于内止点时，补油柱塞泵81的行程达到最大，便于完成补油。这样柱塞泵81将在相应的低压下工作，不仅能降低补油系统的设计难度，还能提高隔膜式压缩机的运行安全性。

由前述可知，现有的隔膜式压缩机中的活塞结构在实际应用中往往会出现较多问题，基于此，本实用新型提供了一种用于油缸结构的活塞杆1，具体地，如图3至图5所示，所述活塞杆1包含杆体，所述杆体的第一端开设有凹槽结构形成油孔11，所述杆体还开设有射流孔12，所述射流孔12的一端与所述油孔11连通，其另一端贯穿所述杆体，所述射流孔12的中心轴线与所述杆体的中心轴线之间的夹角α小于或等于60°。

如图3所示，当活塞杆1往缸盖3侧移动时，油腔22内的液压油被压缩，因活塞杆1与缸套21之间有间隙，部分液压油就会从该间隙产生泄漏，但因活塞杆1上油孔11和射流孔12的存在，液压油被压入油孔11后会从射流孔12射出，因射流方向和液压油的泄漏方向相反，进而阻碍液压油从活塞杆1和缸套21的间隙中泄漏，从而起到密封的作用。当活塞杆1下移时，油腔22内的油压降低，泄漏自然也会减少。因此，该结构可以在不使用密封圈的情况下，实现活塞杆1和缸套21之间的密封，可控制活塞杆1与缸套21之间的泄漏量在极低水平，避免了因采用密封圈引起的磨损问题，进而保证排气压力维持在设计水平。

由上述可知，本实用新型的活塞杆1和缸套21，可以在不使用密封圈的情况下，在活塞杆1的不同截面上设置特殊结构的孔即射流孔12，压缩时利用液压油的射流实现密封，控制活塞杆1与缸套21之间的泄漏量在极低水平，避免了因采用密封圈引起的磨损问题，进而保证排气压力维持在设计水平。上述结构不仅解决了因密封圈磨损引起泄漏量增大的问题，而且降低了因采购密封圈引起的成本问题，无需更换密封圈，也为用户的检修减少了工作量，降低了维护成本。在安装阶段，密封圈的安装方法会直接影响到密封圈的密封性能，本实用新型为无密封圈的结构，其安装方法更加简便，易于操作。

可选的，所述射流孔12的中心轴线与所述杆体的中心轴线之间的夹角α范围为45°～60°。如图5所示，在本实施例中，所述射流孔12的中心轴线与所述杆体的中心轴线之间的夹角α为60°，即射流孔12朝向活塞杆1顶部设置，并与活塞杆1中心轴线呈60°夹角，以实现较好的阻流作用。另一方面，所述油孔11的直径范围可为5mm～6mm；和/或，所述射流孔12的直径范围可为1mm～1.5mm；和/或，所述活塞杆1与所述缸套21之间的间隙小于或等于0.1mm。可以理解的是，所述射流孔12的中心轴线与所述杆体的中心轴线之间的夹角α不仅限于上述范围，所述油孔11和射流孔12的直径范围以及间隙范围也不仅限于上述，在实际应用中，还可根据实际需求和条件设置为其他数据，本实用新型对此不加以限制，只要可实现相应功能均可。

进一步的，所述油孔11的通流面积大于或等于所述射流孔12的通流面积，以使从所述射流孔12向间隙喷射的液压油拥有较大的拦截能力，进而保证活塞杆1与缸套21之间的密封性，控制活塞杆1与缸套21之间的泄漏量在极低水平。

可以理解的是，本实用新型对所述活塞杆1的杆体上开设的射流孔12个数不做限制。理论上所述杆体上开设一个射流孔12也可实现对油腔22内流出的液压油的阻拦，进而实现其密封作用，然而在实际应用中，在一定数量范围内，射流孔12的开设数量越多，其密封效果更好，漏油量更少。可选的，当所述杆体上开设有多个射流孔12，各个射流孔12沿杆体的周向均匀分布，和/或，各个射流孔12沿杆体的中心轴线对称分布，以进一步提升密封效果的周向均匀性。如图4和图5所示，在本实施例中，所述油孔11开设于所述杆体头部的中心位置，所述杆体的头部开设有多个沿杆体的周向均匀分布的射流孔12，中心处的油孔11有助于保证各个方向的射流孔12喷射的液压油的截流效果相同，有助于保证活塞杆1与缸套21之间的密封均匀性。

进一步可选的，所述杆体沿其头部至底部方向开设有多层射流孔12。其中，相邻层的各个射流孔12之间交错排布(相邻层射流孔12所在的竖向线/面不同)；和/或，相邻层的各个射流孔12的排布相同(相邻层射流孔12所在的竖向线/面重合)，在实际应用中，可根据实际需求进行选择。如图4所示，在本实施例中，所述活塞杆1的头部开设有两层射流孔12，每层沿圆周方向均布6个射流孔12，活塞杆1中心设有直径6mm的油孔11，两层的各个射流孔12之间交错排布，不同层的射流孔12喷射的液压油覆盖阻拦效果的强弱范围有所不同，有助于沿周向实现对油腔22泄露的液压油的阻拦，增强活塞杆1与缸套21之间的密封效果。

需要说明的是，本实用新型的活塞杆1、活塞结构及油缸结构不仅限于用于上述隔膜式压缩机中，在其他实施例中，其还可以应用于其他结构的装置中，以满足相应需求。

综上所述，本实用新型的一种用于油缸结构的活塞杆1、活塞结构及隔膜式压缩机用油缸结构中，在活塞杆1上开设油孔11和射流孔12，当活塞杆1往缸盖3侧移动时，油腔22内的液压油被压缩，液压油被压入油孔11后会从射流孔12射出，因射流方向和液压油的泄漏方向相反，进而阻碍液压油从活塞杆1和缸套21的间隙中泄漏，从而起到密封的作用。该结构可控制活塞杆1与缸套21之间的泄漏量在极低水平，避免了因采用密封圈引起的磨损问题，进而保证排气压力维持在设计水平。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于油缸结构的活塞杆，其特征在于，包含：

杆体，所述杆体的第一端开设有凹槽结构形成油孔(11)，所述杆体还开设有射流孔(12)，所述射流孔(12)的一端与所述油孔(11)连通，其另一端贯穿所述杆体，所述射流孔(12)的中心轴线与所述杆体的中心轴线之间的夹角小于或等于60°，所述杆体沿其第一端至第二端方向开设有多层射流孔(12)。

2.如权利要求1所述的用于油缸结构的活塞杆，其特征在于，

所述射流孔(12)的中心轴线与所述杆体的中心轴线之间的夹角范围为45°～60°。

3.如权利要求1所述的用于油缸结构的活塞杆，其特征在于，

所述油孔(11)的直径范围为5mm～6mm；

所述射流孔(12)的直径范围为1mm～1.5mm；

所述油孔(11)的通流面积大于或等于所述射流孔(12)的通流面积。

4.如权利要求1所述的用于油缸结构的活塞杆，其特征在于，

所述杆体开设有多个射流孔(12)。

5.如权利要求4所述的用于油缸结构的活塞杆，其特征在于，

各个射流孔(12)沿杆体的周向均匀分布；

各个射流孔(12)沿杆体的中心轴线对称分布。

6.如权利要求1所述的用于油缸结构的活塞杆，其特征在于，

相邻层的各个射流孔(12)之间交错排布；

相邻层的各个射流孔(12)的排布相同。

7.如权利要求1所述的用于油缸结构的活塞杆，其特征在于，

所述油孔(11)位于所述杆体的第一端的中心位置。

8.一种用于油缸结构的活塞结构，其特征在于，包含缸体(2)，所述缸体(2)包含缸套(21)，所述缸套(21)开设有活塞孔；

所述活塞结构包含如权利要求1～7任一项所述的活塞杆(1)，所述活塞杆(1)设置于所述活塞孔内，所述活塞杆(1)的杆体的第一端部分为其头部，所述头部为所述活塞杆(1)的工作部分，所述工作部分与所述缸套(21)之间间隙配合。

9.如权利要求8所述的用于油缸结构的活塞结构，其特征在于，

所述活塞杆(1)与所述缸套(21)之间的间隙小于或等于0.1mm。

10.一种隔膜式压缩机用油缸结构，其特征在于，包含：

如权利要求8所述的活塞结构；

缸盖(3)，其位于活塞结构的缸体(2)上方，所述缸盖(3)的底部设置有隔膜式压缩机的膜片(9)，所述膜片(9)的下表面与所述缸体(2)的上表面之间形成油腔(22)。